Одновинтовые (червячные) насосы относятся к классу роторных объёмных насосов, в которых рабочим органом выступает винтообразный ротор, вращающийся внутри эластомерного статора. Благодаря способности перекачивать высоковязкие и абразивосодержащие жидкости без существенного снижения производительности, такие насосы находят широкое применение в горнодобывающей, нефтяной и химической промышленности, а также на очистных сооружениях при транспортировке шламов.
Актуальность темы обусловлена тем, что внезапный отказ насоса данного типа, перекачивающего шлам, приводит к серьёзным технологическим сбоям – как в стандартных операциях перекачки, так и на этапах сдачи шлама потребителю. При этом техническая документация производителей содержит минимальный объём практических рекомендаций по диагностике состояния деталей в процессе разборки. В связи с этим разработка и систематизация технологических приёмов обслуживания и ремонта представляют собой практическую задачу, решение которой позволяет повысить надёжность насосного оборудования и снизить риски незапланированных простоев.
Конструктивно одновинтовой насос представляет собой агрегат, состоящий из следующих основных узлов: корпус с эластомерным статором, металлический ротор, карданная передача, приводной вал с подшипниковым узлом и уплотнительным устройством (сальниковой набивкой или торцевым уплотнением), а также шкивно-ремённая передача с электродвигателем [2, с. 67-70].
Первый этап – подготовка к демонтажу. Насос отключается от системы запорной арматурой, производится обесточивание электропривода и снятие контрольно-измерительной аппаратуры. Ремни привода демонтируются путём ослабления базы электродвигателя, что исключает механические повреждения ремней. Трубопроводы отсоединяются на фланцевых соединениях [1, с. 38-39].
Второй этап – демонтаж насоса с фундаментной рамы. После снятия шкива и извлечения шпонки производится разборка карданной передачи. Данный узел является уязвимым с точки зрения герметичности, однако его ремонт может осуществляться заменой резиновых уплотнительных элементов без полного демонтажа насоса при условии оперативного доступа [1, с. 38-39].
Третий этап – извлечение ротора со штангой. Для этого разбирается карданный узел, заключённый в отдельный кожух, фиксируемый стопорным кольцом. После снятия кожуха выбивается палец и извлекается штанга. На данном этапе производится визуальная оценка состояния деталей передачи – пальцев, резиновых уплотнений и шарнирных соединений. Практика показывает, что данная передача может функционировать вплоть до полного перетирания пальцев, однако значительный люфт и повышенный шум при работе служат признаками необходимости замены [3, с. 81-88].
Четвёртый этап – разборка хвостовой части корпуса. В корпусе остаются вал, торцевое уплотнение (сальниковая набивка) и подшипниковый узел. Разборка производится в направлении от периферии к центру с обязательной маркировкой деталей. Сальниковая набивка, даже при длительной эксплуатации, может сохранять работоспособность: усаженная и пропитанная набивка часто превосходит по эксплуатационным качествам новую, поскольку не требует начальной подтяжки [1, с. 38-39].
Особую сложность представляет демонтаж подшипников, обусловленный консольной компоновкой узла и наличием упорных элементов. Рациональным решением является выпрессовка подшипника с упором в корпус до выхода из гнезда на величину, достаточную для захвата съёмником. После снятия первого подшипника демонтируется корпус, после чего производится работа со вторым подшипником. Подшипники качения, не подлежат промывке, восстановлению или ремонту – они подлежат замене по истечении расчётного срока службы, который определяется нагрузкой, частотой вращения и температурным режимом. Фрикционный износ вала считается допустимым до тех пор, пока сальниковая набивка обеспечивает герметичность; при износе более половины толщины втулки рекомендуется её замена [2, с. 67-70].
Пятый этап – дефектация и оценка состояния деталей. Мелкий питтинг штанги не влияет на работоспособность, и данная деталь является одной из наиболее долговечных. Начало разрушения твёрдосплавных втулок хотя и является дефектом, но не требует немедленной замены. Статор, как наиболее дорогостоящий элемент, подвергается замене только при падении создаваемого напора ниже допустимого уровня. Повреждения эластомерной поверхности статора, даже при наличии следов износа, не являются критическими, если насос сохраняет производительность. Статор может эксплуатироваться до полного отказа, поскольку его замена занимает порядка одного часа рабочего времени. Ротор или червяк за продолжительный период эксплуатации (до 12 лет) выходят из строя крайне редко [3, с. 81-88].
Шестой этап – сборка узлов. Подшипник фиксируется контргайкой; для предотвращения повреждения вала из нержавеющей стали применяется защитная обмотка. Новое уплотнение укладывается в паз с равномерным распределением, вал устанавливается через уплотнение с использованием резинового молотка; при затруднённой посадке предпочтительнее использовать крышку или вторую часть корпуса для запрессовки, избегая ударных нагрузок по новому подшипнику. Манжета устанавливается с соблюдением направления, заполняется смазкой. Полость подшипника открытого типа заполняется смазкой до сборки узла либо через пресс-маслёнку после сборки. Вторая манжета выполняет функцию пыльника, поскольку соответствующая полость сообщена с атмосферой и не находится под давлением. Сальниковая набивка собирается с установкой металлического кольца с отверстиями для распределения смазки [2, с. 67-70].
Седьмой этап – сборка узла штанга – червяк. Детали соединяются, фиксируются пальцем, устанавливаются новые резиновые уплотнения с обязательной смазкой, поскольку данный узел изолирован от перекачиваемой среды. Кожух надевается и фиксируется стопорным кольцом. Собранный узел устанавливается в корпус с монтажом карданного соединения и смазкой трущихся поверхностей. Устанавливаются новые резиновые уплотнительные элементы крышек с умеренной затяжкой от руки [1, с. 38-39].
Восьмой этап – установка статора на червяк. Перед монтажом производится обильная смазка сопрягаемых поверхностей. Статор наворачивается на червяк вращением либо статора, либо ротора. Позиционирование статора не имеет строгой регламентации; при установке рекомендуется ориентироваться на исходное положение [2, с. 67-70].
Девятый этап – центровка и натяжение ремней. Поскольку шкивы были сняты без нанесения меток, производится центровка шкивов без ремней. Электродвигатель установлен на четырёх регулируемых опорах, шкив может быть посажен на любую глубину, что обеспечивает все необходимые степени свободы для регулировки. Зазор сводится к нулю изменением положения шкивов и уровня опор двигателя. После фиксации шкивов и ослабления натяжения устанавливаются ремни, производится натяжка с контролем прогиба в соответствии с нормативной документацией. При использовании ремней с различной степенью износа их натяжение неизбежно будет неодинаковым; рекомендуется укладывать их в допустимый диапазон, поскольку незначительное биение не является критическим [3, с. 81-88].
Десятый этап – подготовка к первому пуску. Наиболее важное условие – заполнение насоса жидкостью перед запуском. Пуск на сухую категорически недопустим, поскольку металлический червяк при работе по сухому эластомерному статору приводит к его разрушению. В насос заливается отработанное масло или вода, заполняется всасывающий трубопровод через фильтр, после чего производится запуск [1, с. 38-39].
На основании проведённого анализа технологии ремонта одновинтового насоса могут быть сформулированы следующие положения. Ресурс насоса определяется в первую очередь состоянием эластомерного статора и карданной передачи, пальцы и резиновые уплотнения которой являются наиболее часто заменяемыми элементами. Превентивная замена подшипников по истечении расчётного срока службы предпочтительнее эксплуатации до отказа, поскольку позволяет избежать внезапных остановок оборудования.
