دلایل شکستگی شافت پمپ پمپیران
دلایل شکستگی شافت پمپ پمپیران (تحلیل آسیبشناسی و تشخیص پیشگیرانه)
شکستگی شافت یک رویداد ناگهانی و مخرب است که به طور کامل خط تولید یا سیستم آبرسانی را متوقف میکند. درک مکانیزمهای شکست برای پیشگیری از تکرار آن در پمپهای پمپیران حیاتی است. شکست شافت به ندرت ناشی از یک نقص تکعاملی است؛ معمولاً نتیجه ترکیب چندین عامل تنشزای مزمن است.
۱. شکست خستگی (Fatigue Failure): دشمن خاموش
رایجترین نوع شکست شافت، شکست خستگی است. این فرآیند شامل سه مرحله است:
شروع ترک (Crack Initiation): یک عیب میکروسکوپی (مانند خراش ناشی از نصب، ترک حرارتی از عملیات جوشکاری یا عملیات حرارتی نامناسب، یا یک نقطه خوردگی) در سطح شافت، به ویژه در نواحی با تنش بالا (مانند پلههای شافت یا محل نشست مکانیکال سیل)، شروع به شکلگیری میکند.
گسترش ترک (Crack Propagation): با هر چرخش پمپ، نیروی چرخشی و خمشی متناوب باعث پیشروی این ترک به صورت لایهلایه میشود. این گسترش معمولاً با یک الگوی مشخص (خطوط پیشروی یا استرس ریپلها) همراه است که با استفاده از میکروسکوپ قابل تشخیص است.
شکست نهایی (Final Fracture): هنگامی که سطح مقطع باقیمانده شافت دیگر نتواند بار عملیاتی را تحمل کند، شکست به صورت ناگهانی و سریع رخ میدهد.
عوامل تشدید کننده خستگی: عدم همراستایی موتور و پمپ، ارتعاشات بیش از حد، و کارکرد مداوم پمپ در شرایط دبی پایین.
۲. شکست ناشی از اضافه بار (Overload Failure)
این نوع شکست معمولاً در زمان استارت ناگهانی یا انسداد ناگهانی جریان رخ میدهد. اگر نیروی چرخشی اعمال شده از استحکام نهایی ماده تجاوز کند، شافت قبل از رسیدن به تنش تسلیم (یا درست پس از آن) دچار گسیختگی میشود.
تشخیص: سطح شکست در این حالت معمولاً خشن و نامنظم است، بدون آنکه علائم واضحی از پیشروی ترک خستگی در آن دیده شود.
۳. نقش کاویتاسیون و خوردگی در تضعیف شافت
کاویتاسیون اگرچه مستقیماً شافت را نمیشکند، اما آسیبهای سطحی شدیدی روی پروانه ایجاد میکند. این آسیبها منجر به عدم تعادل دینامیکی پروانه میشوند. پروانه نامتوازن، لرزشهای شعاعی شدیدی ایجاد میکند که تنش خمشی وارد بر شافت را افزایش داده و آن را به سمت شکست خستگی هدایت میکند.
همچنین، اگر سیال دارای مواد خورنده باشد و آببندی ضعیف باشد، مایعات خورنده میتوانند به مناطقی از شافت که تحت تنش هستند (مانند پلههای سیل) نفوذ کرده و خوردگی تنشی (Stress Corrosion Cracking – SCC) را آغاز کنند که بسیار سریعتر از خستگی معمولی پیش میرود.
۴. راهکارهای پیشگیرانه در نگهداری
برای محافظت از شافت در پمپهای پمپیران:
اندازهگیری ارتعاشات: استفاده از دستگاههای تحلیل ارتعاش برای تشخیص زودهنگام مشکلات همراستایی، خرابی یاتاقان یا عدم تعادل پروانه.
بازرسی دورهای آببندی: اطمینان از عملکرد صحیح مکانیکال سیل و پکینگ برای جلوگیری از سایش و گرمای موضعی روی سطح شافت.
پایش NPSH: اطمینان از اینکه پمپ هرگز در شرایطی که خطر کاویتاسیون وجود دارد، کار نکند.
