循环水泵断轴原因分析及改进措施
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标准材料牌号 ２０Ｃｒ１３材料成分相符，与原设计相 符，该材料属于马氏体不锈钢。
成分 泵轴材料
２０Ｃｒ１３
Ｃ ０１９３ ０１６～０２５
Ｓｉ ０５００ ≤１００
表 １ 泵轴材料化学成分分析
Ｍｎ ０６２０ ≤１００
Ｐ ００１８ ≤００３５
Ｓ ０００７９ ≤００３０
Ｃｒ １２９５ １２００～１４００
Ｎｉ ００９２ ≤０６０
中国石化上海石油化工股份有限公司（以下 简称上海石化）烯烃部 ３＃烯烃装置 循 环 水 老 区 Ｕ－ＧＡ－１００１Ａ循环水泵，是与上海石化 ３００ｋｔ／ａ 乙烯装置同步建设投用的，为乙烯装置水冷器设 备提供冷却循环水，至今已连续运行 ３０年。该泵 由汽轮机驱动，长期处于运行状态。由于该泵运 行时间已长，近年来一直处于不完好状态下运行， 主要问题为该泵的轴承振动速度值长期维持在 ７～８５ｍｍ／ｓ，处 在 评 定 标 准 的 Ｃ（振 速 ４５～ １１２ｍｍ／ｓ）区［１］。 联 轴 器 叠 片 也 出 现 周 期 性 的 失效状况，需停泵检修，从而在切换过程中造成循 环水系统流量、压力波动，老区循环水场的稳定 供水产生了很大的影响。为彻底解决这一问题， 装置按照计划对泵头进行整体更换处理，但在更 换后运行仅 ３个半月，泵轴就发生了断裂故障。 文章通过对循环水泵断轴故障产生的原因进行综 合分析，通过实施针对性的改进措施，解决存在的 问题，确保循环水泵的正常运行，保证乙烯装置循 环水的稳定供应。
·４８·
石油化工技术与经济
第 ３５卷 第４期
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ
２０１９ 年 ８ 月
循环水泵断轴原因分析及改进措施
徐卫斌
（中国石化上海石油化工股份有限公司烯烃部，上海 ２００５４０）
摘 要： Ｕ－ＧＡ－１００１Ａ循环水泵更换泵头后，泵轴发生断裂故障，通过对断轴的取样解剖、断口的宏观形 貌分析、材料的化学成分分析、键槽材料金相检查发现：循环水泵轴的断裂是由于泵轴中心数据的变化导致 的，也就是设备本身发生了位移所引起的。通过分析找到产生位移的原因，采取阻断泵偏移的路径、注意安 装细节、掌握好各项数据等措施，检修至今设备运行稳定。 关键词： 循环水泵 轴断裂 原因分析 整改措施 文章编号： １６７４－１０９９ （２０１９）０４－００４８－０５ 中图分类号：ＴＫ２８ 文献标志码： Ａ
图 １ 泵轴断裂部位
２ 故障原因分析 ２１ 联轴器
循环水泵 随 机 设 计 的 联 轴 器 为 叠 片 式 联 轴 器，采用了连杆型散片形式。
循环水泵出现故障停止运行后，发现联轴器 叠片有明显的损坏情况，而且数量比较多，部分叠 片出现了扭曲变形，见图 ２（ａ）；一部分叠片已经 出现了断裂现象，见图 ２（ｂ）。
％ Ｍｏ ００２３ －
收稿日期：２０１９－０７－０４。 作者简介：徐卫斌，男，１９８６年出生，２００９年毕业于上海工程 技术大学热能与动力工程专业，现任职于中国石化上海石油 化工股份有限公司烯烃部，从事设备管理工作。
第 ４期（２０１９） 徐卫斌 循环水泵断轴原因分析及改进措施
·４９·
（ａ）轴向 （ｂ）径向
Ｕ－ＧＡ－１００１Ａ循 环 水 泵 更 换 泵 头 后，于 ２０１７年 ６月投用，运行至 ９月，操作人员于巡检 中发现该泵两侧轴承箱箱体温度突然升高，用辐 射温度计测得外表温度值为 １００～１２０℃，立即加 注润滑脂，温度没有任何下降趋势，随即停泵进行 检查。拆开轴承箱检查轴承，发现部分润滑脂变 黑，静态下从外观看轴承无明显缺陷。盘车检查 发现转子有明星卡涩现象，打开泵体水平大盖检 查，发现叶轮与泵壳的相对位置与正常安装位置 有偏移现象，准备将叶轮转子组件吊下，对叶轮轴 向位置进行校正。在吊装泵转子组件的过程中， 半根 轴 断 裂 掉 落，断 裂 部 位 发 生 在 叶 轮 键 槽 处 （见图 １）。
１ 循环水泵的概况及故障情况 １１ 循环水泵的概况
Ｕ－ＧＡ－１００１Ａ循环水泵为单级双吸式离心 泵，流 量 为 １００００ｍ３／ｈ，扬 程 为 ６２ｍ，功 率 为 ２１００ｋＷ，转速为 ５９０ｒ／ｍｉｎ，密封形式为填料密 封，叶轮形式为闭式双吸式，安装方式为卧式、进口 水平、出口水平，轴承润滑方式为油脂润滑，联轴器 形式为叠片联轴器。泵输送介质为循环水（含有一 定氯），水中添加缓蚀剂。该泵由汽轮机驱动，汽轮
机额定转速为 ６０６３ｒ／ｍｉｎ，功率为２１００ｋＷ，附带 减速齿轮箱。在本次设备更新中，驱动端维持不 动，汽轮机、减速齿轮箱利用旧设备，只更换泵头。
Ｕ－ＧＡ－１００１Ａ循环水泵泵头更换过程中， 为确保泵头更 换 后 机 组 稳 定 运 行，在更换泵头的 同时做了以下工作：第一，在泵进口新增一台金属膨 胀节（原设计只在泵出口有一台膨胀节），尽可能减 少管道应力对泵的影响；第二，对泵的联轴器也重新 进行了设计，从现场检修条件出发，为有效降低安装 难度，采用叠片联轴器，叠片为连杆型散片型式。 １２ 循环水泵的故障情况
通过与联轴器生产厂家共同研究分析，发现
散片形式的叠片太厚，运行中容易产生叠片受力 不均匀的现象，叠片的补偿性能无法完全发挥，不 能满足泵运行时的扭矩需求，容易发生部分叠片 变形、断裂现象，如果继续运行，必将导致所有叠 片最终完全断裂。
此外，在现 场 安 装 时 还 发 现，散 片 形 式 的 叠 片，零件种类、数量相对较多，现场安装时步骤繁 琐，安 装 出 错 的 概 率 较 高，容 易 造 成 叠 片 安 装 错 位，叠片受力不同步，发生损坏现象。
（ａ）叠片扭曲变形 （ｂ）叠片断裂
图 ２ 叠来自百度文库损坏情况
２２ 循环水泵轴材料 ２２１ 材料的化学成分分析
为了确认循环水泵轴的材料是否与原设计相 符，本次将泵断轴材料取样送专业机构进行化学
成分分析，分析结果见表 １所示。 表 １测试结果表明：泵断轴材料化学成分与
成分 泵轴材料
２０Ｃｒ１３
Ｃ ０１９３ ０１６～０２５
Ｓｉ ０５００ ≤１００
表 １ 泵轴材料化学成分分析
Ｍｎ ０６２０ ≤１００
Ｐ ００１８ ≤００３５
Ｓ ０００７９ ≤００３０
Ｃｒ １２９５ １２００～１４００
Ｎｉ ００９２ ≤０６０
中国石化上海石油化工股份有限公司（以下 简称上海石化）烯烃部 ３＃烯烃装置 循 环 水 老 区 Ｕ－ＧＡ－１００１Ａ循环水泵，是与上海石化 ３００ｋｔ／ａ 乙烯装置同步建设投用的，为乙烯装置水冷器设 备提供冷却循环水，至今已连续运行 ３０年。该泵 由汽轮机驱动，长期处于运行状态。由于该泵运 行时间已长，近年来一直处于不完好状态下运行， 主要问题为该泵的轴承振动速度值长期维持在 ７～８５ｍｍ／ｓ，处 在 评 定 标 准 的 Ｃ（振 速 ４５～ １１２ｍｍ／ｓ）区［１］。 联 轴 器 叠 片 也 出 现 周 期 性 的 失效状况，需停泵检修，从而在切换过程中造成循 环水系统流量、压力波动，老区循环水场的稳定 供水产生了很大的影响。为彻底解决这一问题， 装置按照计划对泵头进行整体更换处理，但在更 换后运行仅 ３个半月，泵轴就发生了断裂故障。 文章通过对循环水泵断轴故障产生的原因进行综 合分析，通过实施针对性的改进措施，解决存在的 问题，确保循环水泵的正常运行，保证乙烯装置循 环水的稳定供应。
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石油化工技术与经济
第 ３５卷 第４期
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ
２０１９ 年 ８ 月
循环水泵断轴原因分析及改进措施
徐卫斌
（中国石化上海石油化工股份有限公司烯烃部，上海 ２００５４０）
摘 要： Ｕ－ＧＡ－１００１Ａ循环水泵更换泵头后，泵轴发生断裂故障，通过对断轴的取样解剖、断口的宏观形 貌分析、材料的化学成分分析、键槽材料金相检查发现：循环水泵轴的断裂是由于泵轴中心数据的变化导致 的，也就是设备本身发生了位移所引起的。通过分析找到产生位移的原因，采取阻断泵偏移的路径、注意安 装细节、掌握好各项数据等措施，检修至今设备运行稳定。 关键词： 循环水泵 轴断裂 原因分析 整改措施 文章编号： １６７４－１０９９ （２０１９）０４－００４８－０５ 中图分类号：ＴＫ２８ 文献标志码： Ａ
图 １ 泵轴断裂部位
２ 故障原因分析 ２１ 联轴器
循环水泵 随 机 设 计 的 联 轴 器 为 叠 片 式 联 轴 器，采用了连杆型散片形式。
循环水泵出现故障停止运行后，发现联轴器 叠片有明显的损坏情况，而且数量比较多，部分叠 片出现了扭曲变形，见图 ２（ａ）；一部分叠片已经 出现了断裂现象，见图 ２（ｂ）。
％ Ｍｏ ００２３ －
收稿日期：２０１９－０７－０４。 作者简介：徐卫斌，男，１９８６年出生，２００９年毕业于上海工程 技术大学热能与动力工程专业，现任职于中国石化上海石油 化工股份有限公司烯烃部，从事设备管理工作。
第 ４期（２０１９） 徐卫斌 循环水泵断轴原因分析及改进措施
·４９·
（ａ）轴向 （ｂ）径向
Ｕ－ＧＡ－１００１Ａ循 环 水 泵 更 换 泵 头 后，于 ２０１７年 ６月投用，运行至 ９月，操作人员于巡检 中发现该泵两侧轴承箱箱体温度突然升高，用辐 射温度计测得外表温度值为 １００～１２０℃，立即加 注润滑脂，温度没有任何下降趋势，随即停泵进行 检查。拆开轴承箱检查轴承，发现部分润滑脂变 黑，静态下从外观看轴承无明显缺陷。盘车检查 发现转子有明星卡涩现象，打开泵体水平大盖检 查，发现叶轮与泵壳的相对位置与正常安装位置 有偏移现象，准备将叶轮转子组件吊下，对叶轮轴 向位置进行校正。在吊装泵转子组件的过程中， 半根 轴 断 裂 掉 落，断 裂 部 位 发 生 在 叶 轮 键 槽 处 （见图 １）。
１ 循环水泵的概况及故障情况 １１ 循环水泵的概况
Ｕ－ＧＡ－１００１Ａ循环水泵为单级双吸式离心 泵，流 量 为 １００００ｍ３／ｈ，扬 程 为 ６２ｍ，功 率 为 ２１００ｋＷ，转速为 ５９０ｒ／ｍｉｎ，密封形式为填料密 封，叶轮形式为闭式双吸式，安装方式为卧式、进口 水平、出口水平，轴承润滑方式为油脂润滑，联轴器 形式为叠片联轴器。泵输送介质为循环水（含有一 定氯），水中添加缓蚀剂。该泵由汽轮机驱动，汽轮
机额定转速为 ６０６３ｒ／ｍｉｎ，功率为２１００ｋＷ，附带 减速齿轮箱。在本次设备更新中，驱动端维持不 动，汽轮机、减速齿轮箱利用旧设备，只更换泵头。
Ｕ－ＧＡ－１００１Ａ循环水泵泵头更换过程中， 为确保泵头更 换 后 机 组 稳 定 运 行，在更换泵头的 同时做了以下工作：第一，在泵进口新增一台金属膨 胀节（原设计只在泵出口有一台膨胀节），尽可能减 少管道应力对泵的影响；第二，对泵的联轴器也重新 进行了设计，从现场检修条件出发，为有效降低安装 难度，采用叠片联轴器，叠片为连杆型散片型式。 １２ 循环水泵的故障情况
通过与联轴器生产厂家共同研究分析，发现
散片形式的叠片太厚，运行中容易产生叠片受力 不均匀的现象，叠片的补偿性能无法完全发挥，不 能满足泵运行时的扭矩需求，容易发生部分叠片 变形、断裂现象，如果继续运行，必将导致所有叠 片最终完全断裂。
此外，在现 场 安 装 时 还 发 现，散 片 形 式 的 叠 片，零件种类、数量相对较多，现场安装时步骤繁 琐，安 装 出 错 的 概 率 较 高，容 易 造 成 叠 片 安 装 错 位，叠片受力不同步，发生损坏现象。
（ａ）叠片扭曲变形 （ｂ）叠片断裂
图 ２ 叠来自百度文库损坏情况
２２ 循环水泵轴材料 ２２１ 材料的化学成分分析
为了确认循环水泵轴的材料是否与原设计相 符，本次将泵断轴材料取样送专业机构进行化学
成分分析，分析结果见表 １所示。 表 １测试结果表明：泵断轴材料化学成分与