摘　要：針對貧液泵在開車過程中出現斷軸的問題，通過宏觀斷口、化學成分、強度以及振動等方面分析斷裂原因，發現軸承制造質量欠佳是直接原因.通過對泵軸、鎖緊背帽、滑動軸承、推力軸承及機械密封等的處理，貧液泵行平穩。
　　關鍵詞：貧液泵；疲勞；軸承；機械密封；斷軸
　　1.概述
　　重慶建峰化肥有限公司合成裝置兩臺貧液泵為雙級臥式離心泵，兩臺互為備用，型號為8*27DSTHF，泵軸材質原為17-4PH，后由于進行材料國產化，現為0Crl7Ni4Cu4Nb。泵的設計技術參數中流量為1015m³/h，揚程為129m，Z大驅動功率為1077kW，效率為0.75，進口壓力為0.17MPa，出口壓力為3.99MPa，介質密度為1.258kg/L，轉速為1480r/min，葉輪直徑為0.564m，一級出口葉片寬度為0.004m。
　　來自二氧化碳再生塔底部的苯菲爾貧液經貧液閃蒸閃蒸后進入貧液泵，加壓后分兩股送到二氧化碳塔。一股貧液經熱貧液流量調節閥控制流量后，直接進入二氧化碳吸收塔中部；另一股貧液經溶液冷卻器冷卻后，再經溶液空氣冷卻器冷卻70℃，送入二氧化碳吸收塔頂部，流量由冷貧液流量調節閥控制。吸收了CO₂的富液經液控制閥控制流經渦輪機，渦輪機為貧液泵運轉提供部分動力，其余動力由電動機動供。當渦輪機停車時，進口閥關閉，所有的富液通過旁路減壓閥^[1]，工藝流程如圖1所示。 　　2.事故原因分析
　　貧液泵A自2014年更換國產化軸投用以來狀況很好，運行平穩。2017年12月3日因天然氣原因停運，于2018年2月6日合成氨裝置開車，按開車計劃啟動貧液泵A后，發現該泵驅動端機械密封冒煙，緊急停車。對泵進行停車時發現盤不動，解體檢查發現軸一級葉輪鍵槽連接處斷裂。
　　2.1宏觀分析
　　貧液泵A解體后發現轉軸非驅動端靠近葉輪，即一級葉輪連接處鍵梢根部斷裂，斷面位于鍵梢中間，其他部位無任何損壞和異常，如圖2所示。 　　由于二級泵徑向力是一級泵的2倍，而斷軸發生在一級泵，故可以排除工藝操作不當的可能性。從斷裂表面可以看出，裂紋的產生是沿軸的直徑方向由外向內發展，軸的斷裂截面顏色呈波形變化，說明泵軸裂紋是隨著時間積累逐漸而成的。
　　2.2化學成分分析
　　泵軸材質為0Crl7Ni4Cu4Nb，依據GB/T11352—2009檢測化學成分，符合0Crl7Ni4Cu4Nb的標準要求，檢測結果如表1所示。 　　2.3軸的強度校核
　　由于貧液泵A轉子裝配前經過嚴格的動、靜平衡校驗，泵運轉后的受力可簡化為純扭狀態。泵軸直徑d=110mm，轉速n=1480r/min（1480/60r/s），Z大驅動功率Nk=1077kW，則泵軸所受的Z大扭矩Mmax^[2]為： 　　該軸材質為0Cr17Ni4Cu4Nb，查得這種材料的剪切許用應力[T]為330MPa^[3]，可見Tmax<<[T]，即在正常情況下泵軸的強度是足夠的。
　　2.4泵的振動情況分析
　　據檢智能巡檢儀采集的貧液泵A振動數據如表2所示，可以看出，每次檢修后，泵運行比平穩，經過一段時間的運行，非驅動振幅逐漸上漲，但驅動端振幅沒有明顯變化，泵振幅標準值為3.6mm/s，3次振動的極大值均處于危險值5.9mm/s，這種不均衡的振動特點足以說明振動的產生來源于泵軸承本身，需要檢修更換軸承。每次檢測止推軸承均發現徑向游隙間隙超標，半徑間隙達0.30mm，說明軸承制造質量欠佳是導致非驅動端振幅較高的直接原因。 　　綜上所述，由于軸承質量欠佳、使川壽命較短等原因，導致非驅動端振幅較高，多次高振動加重了交變載荷。本來泵軸的鍵梢中部應力極為集中，在交變載荷的長期作用下，泵軸本身具有的原始缺陷就極易發生疲勞，造成斷軸事故。因此Z終導致貧液泵A的泵軸從一級葉輪連接處鍵槽根部發生斷裂。
　　3.修復措施及效果
　　通過貧液泵A解體檢查發現泵的損壞程度較嚴重，軸、葉輪、葉輪口環、機械密封、軸承等全部報廢，隔板口環存在一定變形，更換難度較大。為了盡早恢復該泵，避免出現雙泵停運導致全線停車，加之該泵技術精度要求很高，為此只將隔板口環進行研磨，將葉輪口環外徑用車床車掉0.30mm，控制其問隙滿足葉輪口環與殼體耐磨環間隙為0.32-0.43mm。
　　3.1對泵軸的理
　　更換了一根新軸和葉輪，新換的軸及葉輪整體做動平衡，并進行著色探傷，消除軸加工過程帶來的缺陷。
　　3.2對鎖緊背帽的處理
　　裝好葉輪后，安裝背帽時，采用螺栓緊固劑涂于絲扣，減少背帽在運行過程出松動的可能性。
　　3.3對滑動軸承及推力軸承、機械密封等的處理
　　重新刮瓦，嚴格控制瓦隙及緊力，這樣可在使用過程避免轉子振幅超標，整套更換為SKF7316BECBJ滾動軸承及兩端機械密封。抬高軸承座，驅動端抬高為0.45mm，非驅動端抬高0.50mm。將各部件組裝后復位，把緊各緊固螺栓后盤車正常，無卡澀現象，對中找正，軸承箱加油后，交付工藝試車。
　　3.4處理效果
　　貧液泵A完成修復后進行試車，經檢測振幅很小，水平方向振幅1.8mm/s，垂直方向振幅為2.9mm/s，均在標準范圍內，溫度46℃為正常值，無雜音，運行平穩。完成試車后，將貧液泵B倒人貧液泵A運行。修復后的貧液泵A自2018年2月10日投入運行以來，各項運行標均均達到歷史Z好狀態。
　　4.小結
　　本次貧液泵斷軸事故是一起因備件質量、制造缺陷等多方面原因引起的事故，但其斷裂形式具有一定的代表性。準確判斷故障原因，不僅有利于泵的穩定運行，同時也能從根本上解決問題，節約條件備件和檢修成本。
　　參考文獻
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