Logo
Metrikon
9 najčešćih kvarova zupčastih pumpi
Preporuke

9 najčešćih kvarova zupčastih pumpi

  • Katarina Knafelj Jakovac

    27. siječnja 2024.

Zupčaste pumpe služe za prepumpavanje radnih medija velike viskoznosti poput vodenih emulzija, sintetičkih fluida, različitih vrsta ulja i slično.

Zupčaste pumpe su često u funkciji glavnih pumpi za podmazivanje klipnih kompresora, reduktora, multiplikatora ili brodskih dizel motorastarije godine proizvodnje.

kracht-zahnradpumpe-kf.jpeg
Slika: Zupčasta pumpa (Izvor)

Često se koriste i u sustavima hidrauličkih pogona na poziciji hidrauličke pumpe tj. kao volumetrijske pumpe koje prenose radni medij tako što ostvaruju povećanje tlaka i protoka putem smanjenja volumena komora u pumpi, a koriste se za postizanje relativno malih protoka, uz relativno velike visine dobave.

Screenshot 2024-01-25 at 12.43.24.png
(Izvor)

Visokotlačni klipni kompresor ima zupčastu pumpu spojenu direktno sa koljenastim vratilom čija dinamika kretanja upravlja njenim radom.

Druga varijanta je zupčasta pumpa pokretana elektromotorom kada je zupčasta pumpa pomoćna pumpa u sustavu prisilnog podmazivanja.

Na sljedećoj shemi prikazan je prisilni sustav podmazivanja pri čemu zupčastu pumpu na poziciji 1) pokreće koljenasto vratilo kompresora.

Screenshot 2024-01-25 at 12.46.43.png
Slika: Shema prisilnog podmazivanja kompresora (Izvor)

Ostale komponente u sustavu podmazivanja su 2) ventil za regulaciju tlaka, 3) filter, 4) hladnjak ulja, 5) indikator temperature, 6) indikator tlaka, 7) alarm niskog tlaka i sklopka za isključivanje, 8) sklopka za uključivanje u rad pomoćne pumpe, 9) opcionalna sklopka za uključivanje u rad glavne pumpe, 10) cjevovod dovoda i povrata ulja, 11) rezervoar ulja tj. dnevni tank, 12) pomoćna pumpa, 13) nepovratni ventil, 14) indikator razine ulja 15) prekotlačni ventil, 16) pumpa predpodmazivanja

Norma API 676 definira konstrukcijske karakteristike zupčastih pumpi i kriterije koje trebaju ispunjavati poput dodatka za koroziju debljine 3 mm na komponentama gdje dolazi do pojave maksimalno dozvoljenog radnog tlaka tijekom rada.

U standardnoj izvedbi dijelovi kućišta pumpe izrađeni su od lijevanog željeza.

Kućište i zavareni spojevi se nakon izrade trebaju ispitati ne destruktivnim metodama pa se često koristi ispitivanje pomoću magnetnih čestica.

Zupčasta pumpa tlači radni medij pomoću radnih elemenata – pogonskog i pogonjenog zupčanika koje vidimo na slici.

Zupčanici su izrađeni od kaljenog čelika visoke čvrstoće montirani na vratilo sa kliznim čahurama.

Zupčanici mogu imati vanjsko ili unutarnje ozubljenje ovisno o konstrukciji. Zupčanici se okreću ovisno jedan o drugom.

Razmak između unutarnje strane kućišta i vrha zubaca je dovoljan da se zupčanici neometano okreću u kućištu i da se spriječi prostrujavanje radnog medija između kućišta i ozubljenja.

Posebna geometrija zupčanika rezultira iznimno niskim razinama buke i niskim pulsiranjem tlaka pri radu pumpe. Brtvljenje treba biti u skladu sa normom API 682 pa u brojnim varijantama zupčastih pumpi izlaz pogonskog vratila bude zabrtvljen brtvenom pletenicom.

Smjer vrtnje vratila određuje koji ulaz u pumpu je usisni a koji će biti tlačni. Ulaz sa prirubnicom gdje zupčanici izlaze iz zahvata je usisni ulaz.

zupcasta-pumpa.png
Slika: Dijelovi zupčaste pumpe (Izvor)

Dijelovi zupčaste pumpe su: 1. Kućište brtvene pletenice, 2. Brtvena pletenica, 3. Prednji poklopac, 4. Čahure, 5. Pogonski i pogonjeni zupčanik, 6. Klinovi, 7. Pogonsko vratilo, 8. Sjedište opruge, 9. Brtva, 10. Prirubnica, 11. Podloška, 12. Pritezna matica, 13. Vijak za podešavanje, 14. Opruga, 15. Prekotlačni ventil, 16. Kućište, 17. Prirubnica, 18. Čahure, 19. Zadnji poklopac, 20. Brtve kućišta, 21. Pogonjeno vratilo

Vijci za spajanje kućišta i poklopaca moraju biti visoke čvrstoće. Izbušeni provrti s navojem moraju imati minimalni promjer jednak 1,5 X promjera rukavca.

Nožice za montažu pumpe trebaju biti strojno obrađene s tolerancijom ravnine od 25 µm. Gornja površina je strojno obrađena paralelno s podnožjem, a tamo gdje pumpa ima zajedničke nožice nosača i kućišta, nožice su strojno obrađene ravno i paralelno, u istoj ravnini unutar 150 µm/m udaljenosti između montažnih površina nakon sastavljanja pumpe.Zupčaste pumpe su većinom pouzdane u radu i rijetko se kvare.

Kada dođe kvara potrebno je poznavati osnovne uzroke zašto se kvar pojavio i na koji način ga je moguće otkloniti.

1. Pumpa uopće nema dobave. Uzroci ovog kvara su nedostatak radnog medija, pogrešan smjer vrtnje elektromotora ili elektromotor u kvaru pa ne može uopće pokrenuti pumpu, prevelika visina dobave te pogrešno spojene usisna i tlačna cijev.

Otklanjanje: Provjeriti otvorenost usisnog ventila, otvoriti ga do kraja, provjeriti je li sustav u potpunosti ispunjen radnim medijem i pobrinuti se da je pumpa u potpunosti potopljena.

Provjeriti je li elektromotor spojen i vrti li u ispravnom smjeru (obično strelica na kućištu označava smjer vrtnje).

Provjeriti odgovara li visina dobave prema tehničkim podacima u korisničkom priručniku proizvođača stroja te jesu li usisna i tlačna cijev odgovarajuće spojene, posebno iz razloga što su cijevi često malih promjera.

2. Pumpa ne dobavlja dovoljnu količinu radnog medija. Kvar se odnosi na slučajeve kada je pumpa u radu, međutim određeni uzroci poput zračnih džepova u kućištu, premale brzine vrtnje, pogrešno izabranog ili djelomično zatvorenog tlačnog ventila, mehaničkih oštećenja zupčanika ili propuštanje kroz oštećen sigurnosni ventil sprječavaju 100% dobave.

Tada kreće otklanjanje kvara gdje je potrebno dobro odzračiti pumpu, provjeriti brzinu vrtnje elektromotora, provjeriti stanje tlačnog ventila, otvoriti do kraja tlačni ventil ili kombinacija svega navedenog.

Ako je nakon ovih aktivnosti i dalje premala dobava, potrebno je zaustaviti pumpu, rastaviti i pregledati par zupčanika (možda je ozubljenje oštećeno) i provjeriti zračnost između zupčanika i kućišta.

Ponekad je potrebno servisirati sigurnosni ventil.

3. Pumpa radi kratko vrijeme, potom gubi na usisnoj strani. Moguć uzrok je oštećenje usisne cijevi, prevelika visina dobave te previše mjehurića zraka u radnom mediju ili je radni medij pretopao pa dolazi do pojave plinovite faze u tekućoj fazi.

Navedeni kvarovi se otklanjaju tako da temeljito pregledamo usisnu cijev u potrazi za pukotinama i provjerimo jesu li svi prirubnički spojevi u dobrom stanju i jesu li njihovi vijci pritegnuti na odgovarajući moment.

Uz to, treba provjeriti temperaturu radnog medija i spriječiti pregrijavanje te dobro odzračiti pumpu.

4. Pumpa treba previše snage. Povećana potreba za snagom pogonskog stroja se također manifestira povećanjem jakosti struje.

Potencijalni uzrok može biti prevelika brzina vrtnje elektromotora, povećana viskoznost radnog medija, djelomično začepljenje usisne cijevi, mehanička oštećenja poput savijenog vratila pogonskog ili pogonjenog zupčanika, te necentriranost agregata radi neadekvatno pritegnutih cijevi koje povlače pumpu.

Otklanjanje kvarova obuhvaća početnu provjeru brzine vrtnje (elektromotor se odvoji i ispita se vrtnja u prazno) te provjeru viskoznosti i kemijskog sastava radnog medija laboratorijskom analizom.

Usisna cijev se odvoji i ispere kako bi se provjerila protočnost, tlačna cijev se odvoji i provjeri napinje li pumpu.

Ako navedeni koraci ne pomognu, potrebno je da se pumpa se rastavi i provjeri se zupčanički par radi oštećenja metalnih površina, geometrije zahvata i nalijeganja zubaca.

Na kraju, agregat se ponovo centrira ako se radi o pomoćnoj pumpi.

5. Pumpa u radu stvara preveliku buku. Obično ne obraćamo pažnju na razinu buke dok hodamo postrojenjem i okruženi smo strojevima od kojih svaki u radu proizvodi određenu razinu buke.

Kada stanete pored pumpe i pažljivo poslušate, lako ćete uočiti nepravilnu ili povišenu razinu buke po zvuku koji pumpa proizvodi, ponekad kažemo da zavija ili zuji.

Uzroci ovakvog ponašanja su prevelika brzina vrtnje, manji promjer usisne cijevi nego što je potrebno pa radni medij veće viskoznosti ne može u potpunosti ispuniti prostor u zahvatu dvaju zupčanika, usisna i tlačna cijevi nisu poduprte pa pojačanu vibriraju u radu pumpe te istrošeni dijelovi pumpe.

Za otkloniti ove kvarove potrebno je ispitati brzinu vrtnje, provjeriti je li usisna cijev odgovarajućeg promjera prema tehničkoj dokumentaciji i korisničkom priručniku, provjeriti viskoznost radnog medija.

Obavezno treba učvrstiti usisnu i tlačnu cijev uz dodatak gumenih obujmica koje će amortizirati vibracije.

Ako ništa od navedenog ne pomogne, treba rastaviti pumpu, provjeriti jesu li dijelovi oštećeni i po potrebi ih zamijeniti.

6. Pumpa previše propušta na brtvenici. Očiti uzrok je oštećenja brtvena, pletenica.

Do propuštanja može doći i ako je brtvena pletenica od neodgovarajućeg, previše mekanog materijala, kada je vratilo savijeno ili oštećeno te ako kućište brtvene pletenice nije odgovarajuće pričvršćeno.

Prvi korak u otklanjanju navedenih kvarova je zamjena brtvene pletenice pri čemu se mijenjaju svi prsteni brtvenog paketa te pritezanje svih vijaka kućišta.

csm_POLY_Dichtungen-_4c_885ff87395.png
Slika: Britvena pletenica označena plavo (Izvor

Ako se propuštanje nastavi, potrebno je rastaviti pumpu i provjeriti stanje vratila i brtvene pletenice te zamijeniti ako se uoče oštećenja.

1. Dijelovi pumpe se pojačano troše. Do pojačanog trošenja će doći kada je radni medij onečišćen abrazivnim česticama, pumpa se vrti prevelikom brzinom ili je agregat necentriran

Drugi uzrok može biti i prevelik aksijalno ili radijalno opterećenje para zupčanika, ako pumpa radi na suho bez prisutnosti radnog medija ili medij nema dovoljnu viskoznost.

Nabrojeni kvarovi se otklanjaju redovitim laboratorijskim ispitivanjem radnog medija i obaveznim korištenjem pumpe isključivo radnog medija za koji je namijenjena, provjerom brzine vrtnje opisanom pod 4. te centriranjem agregata.

Prije pokretanja pumpa obavezno mora biti u potpunosti ispunjena radnim medijem.

2. Elektromotor se pregrijava. Kada pogonski stroj radi na povišenoj temperaturi uzrok je često neodgovarajući napon struje, rad pumpe na povišenoj temperaturi, prekrivenost prašinom, neodgovarajuće spojene faze te nedostatak prirodne ventilacije.

Otklanjanje kvarova elektromotora je detaljno objašnjeno u zasebnom članku, a za prvu ruku treba redovito servisirati pogonski stroj i pobrinuti se da ima odgovarajuću ventilaciju te da su prethodno otklonjeni svi kvarovi u radu pumpe.

3. Pumpa se pregrijava. Uzrok pregrijavanja može biti ponavljajuća cirkulacija male količine radnog medija unutar kućišta pumpe, pogotovo kada je oštećen par zupčanika u zahvatu, prejako pritegnuto kućište brtvene pletenice pa ona pritišće vratilo, rad pumpe bez radnog medija (na suho) te necentriranost agregata.

Kvarovi se otklanjaju ponovnim centriranjem agregata, obaveznim pokretanjem pumpe samo kad je u potpunosti potopljena, provjerom stanja brtvene pletenice i odgovarajućim učvršćivanjem kućišta pletenice.

Jednostavan i pregledan način evidencije kvarova, popravaka i generalnih servisa zupčastih pumpi je korištenjem softvera za upravljanje imovinom.

Na slici je prikazan printscreen takvog softvera gdje se za zupčastu pumpu evidentira tehnička dokumentacija, rezervni dijelovi, svi troškovi, radni nalozi i ostali resursi potrebni za održavanje te svi izvještaji.

Screenshot 2024-01-27 at 11.15.03.png
Slika: Vođenje evidencije o zupčastoj pumpi u softveru za upravljanje imovinom (Izvor: printscreen profila imovine u aplikaciji Metrikon)

Softver za upravljanje imovinom omogućava strukturirani proces održavanja i praćenja stanja zupčaste pumpe. Podaci se vode na jednom mjestu u realnom vremenu i dostupni su svim djelatnicima uključenim u proces održavanja te odražavaju poslovne procese kompanije. Vlasnik opreme ima uvid u troškove rezervnih dijelova, radova i pouzdanost zupčaste pumpe tijekom čitavog životnog vijeka stroja.

Podaci o kvarovima i troškovima rješavanja nastalih kvarova evidentirani kroz radne naloge su ključna komponenta softvera za upravljanje imovinom.

brzo_ucenje.png
Slika: Prikaz radnog naloga u Metrikonu

Evidencija kvarova zupčaste pumpe također omogućava podatke za detaljnu analizu i istraživanje uzroka kvarova te buduće aktivnosti kojima će se nastanak kvarova spriječiti i u potpunosti ukloniti.

Softver za upravljanje imovinom pruža korisniku opreme kompletnu analizu o procesima održavanja i vrijedne izlazne podatke za donošenje budućih poslovnih odluka poput investicije u novu zupčastu pumpu ako se pokaže da postojeća više nije isplativa za popravke.

Katarina Knafelj Jakovac
Katarina Knafelj Jakovac social media icon
25. siječnja 2024.

Katarina Knafelj Jakovac je inženjerka strojarstva sa dugogodišnjim radnim iskustvom u naftnoj industriji. Certificirani lider za pouzdanost opreme specijalizirana za strojarsku opremu i operativnu izvrsnost. Autorica je bloga Strojarska Radionica gdje dijeli profesionalno znanje i osobno iskustvo u održavanju različitih rotacijskih strojeva, strojnih sustava i procesne opreme. Obožava mehaniku, nauku o toplini i motore sa unutarnjim izgaranjem. Posvećena je kontinuiranom unaprjeđenju održavanja strojeva i kvalitetnog gospodarenja fizičkom imovinom.