循环水泵断轴故障分析.pdf

机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 7 年第 7 期网址 电邮 hrbengineer 机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 7 年第 7 期网址 电邮 hrbengineer 机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 7 年第 7 期网址 电邮 hrbengineer 循环水泵断轴故障分析 赵炳强 王雪光 李姝 中国石油辽阳石化分公司 机械检修部 辽宁 辽阳 111003 摘要 针对辽阳石化公司炼油厂公用车间第一循环水装置P0306G泵在运转过程中主轴断裂 对断轴原因做了分析 通 过研究泵轴在叶轮键槽部位的裂纹形状及特点 结合智能巡检系统的具体数据 找到断裂的根本原因 关键词 离心水泵 主轴断裂 故障分析 智能巡检 中图分类号 TH 311文献标志码 B文章编号 7 07 162 2 0引言 在日常维修工作中 对循环水泵的关注程度远远不 及主体装置压缩机和进料泵之类的设备高 在大型石化 装置生产过程中 设备冷却和工艺系统热交换是必不可 少的组成部分 辽阳石化炼油厂的加氢裂化 加氢精制以 及550万 t a常减压等一批重点装置在近几年相继建成投 产 作为辅助装置 公用循环水系统的平稳运行与其它各 装置能否保持安全稳定生产之间的关系十分密切 而其 中的循环水泵更是起到了至关重要的作用 1设备概况 辽阳石化公司炼油厂公用车间第一循环水承担全厂 大部分重点装置的设备和工艺系统的循环冷却任务 其 中P0306G是8台循环水泵之一 型号为350S750A 轴功率 280 kW 转速1450 r min 扬程65 m 出口压力0 7 MPa 是 由四川新达水泵厂生产的双支撑离心泵 介质为循环水 2012年之前该泵原设计为填料密封 因泄漏的水滴经常 喷溅到轴承盒内使润滑脂失效 进而导致轴承寿命缩短 故障率偏高 维修成本较大 于2012年将填料密封改造为 波纹管式机械密封 收到了较好效果 2015年10月8日 炼油检修车间巡检人员通过智能巡检发现此泵测点4 H 振值为81 941 m s2 4V测值为66 781 m s2 其它测点振值 无显著变化 由于测点4振值较大且上升趋势明显 检修 车间立即通报了生产装置的设备管理人员进行处理 公 用车间进行了确认并及时停车进行解体检修 泵体结构 如图1所示 2设备振动 情况分析 根 据 该 水泵结构特 点和工艺状 况以及智能 巡检采集的 数据 可以从 以下4个方面分析该设备可能存在的故障原因 1 首先可以排除设备抽空等工艺因素 如果是由于 吸入水量不足导致抽空等工艺原因 将会造成整个泵体 振动增大 而通过智能巡检仪检测到的数据表明 该泵驱 动端振值没有明显变化 而非驱动端 即测点4 的水平和 垂直方向的振值快速升高 趋势明显 正常的报警值设定 为30 m s2 危险值为40 m s2 而实测值已经达到81 941 m s 这种不均衡的振动特点足以说明振动的产生来源于设备 本身 2 非驱动端轴承可能产生故障 该泵两端所用轴承 型号均为6313深沟球轴承 依靠锁紧螺母和泵体轴承座 进行轴向定位 采用甘油润滑 每6个月添加润滑脂 但是 在发现振动时利用听诊器作为常规手段进行检查 并未 发现明显的轴承异响 因此判断该部位的轴承自身故障 的可能性不大 轴承座和泵体经检查也未产生裂纹缺陷 3 泵的转子部件可能产生裂纹或轴头弯曲 监测系 统所显示测点4的振动曲线的变化趋势较快 如果是轴弯 曲产生的振动应该相对平缓 不会造成如此快速剧烈的 振动 如果泵的叶轮出现裂纹也不会仅仅在测点4部位产 生振动 因而判断转子部件非驱动端出现异常 水泵运行 振动曲线如图2所示 非驱动端轴承水平方向振动曲线和 垂直振动曲线分别如图3 图4所示 图1泵体基本结构 振动值 m s 2 日期 图2水泵运行振动曲线 振动值 m s 2 日期 图3非驱动端轴承水平方向振动曲线 日期 振动值 m s 2 图4非驱动端轴承垂直方向振动曲线 162 机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 网址 电邮 hrbengineer 7 年第 7 期 机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 网址 电邮 hrbengineer 7 年第 7 期 机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 网址 电邮 hrbengineer 7 年第 7 期 表面的划伤 压痕等现象 压气机转子叶轮和静子叶轮铣削加工通用工装夹具 结构如图3所示 由螺栓 压盘 胎芯 垫圈 内六角螺钉 胎具底座等组成 胎芯通过内六角螺钉与胎具底座连接 方式固定 工件垂直装入胎芯 螺旋旋紧压盘 找正 就可 以进行工件加工 3结语 改进型的叶轮工装夹具 既满足了工件的装夹要求 也简化了工装夹具的制造工艺及更换胎芯的方式 使得 转子叶轮和静子叶轮铣削加工可以在简单的操作下 得 以很快地转换 大大降低了废品率 减少了工装夹具拆装 找正的繁琐步骤 装夹工件方式上得以改进 简单方便 节省时间 大幅度提高了生产效率 参考文献 1 王玉君 王海东 一种用于五轴数控机床加工叶片汽道的通用夹 具设计 J 机械工程师 2016 7 254 255 2 徐鸿本 机床夹具设计手册 M 沈阳 辽宁科学技术出版社 2002 3 王凡 实用机械制造工艺设计手册 M 北京 机械工业出版社 2008 4 张伯熹 宣海军 吴荣仁 航空发动机涡轮叶片包容模拟试验研 究 J 机械工程师 2006 10 114 116 5 安荣 机械制造工艺与夹具 M 合肥 安徽科学技术出版社 2008 6 武皓 尹昕 穆苍丽 UGCAM在汽轮机叶片四轴加工上的应用 J 机械工程师 2007 3 90 91 编辑 昊天 作者简介 吉有胜 1984 男 工程师 主要从事航空机械和汽轮机 叶片等产品开发 设计 数控加工等工作 收稿日期 2016 12 20 1 2 3 4 56 图3叶轮通用工装夹具结构 1 螺栓2 压盘3 胎芯4 垫圈5 内六角螺钉6 胎具底座 上接第161页 3拆检情况 1 该泵解体后 发现转轴非驱动侧靠近叶轮根部断 裂 断面位于键槽中间 如图5所示 其它部位无任何损坏 或异常 2 从断裂表面可以看出 裂纹的产生是沿轴的直径 由外向内发展 轴的断裂截面颜色呈阶梯变化 说明泵轴 裂纹的产生与断裂存在相对较长的时间过渡 4原因分析及防范措施 1 主轴断裂处位于键槽中部 应力集中与交变载荷 是其产生裂纹并最终断裂的根本原因 新的主轴回装时 应严格检查类似部位的表面质量 每次解体检修时有必 要进行相应的表面着色探伤 以发现潜在的事故隐患 2 该泵原设计的填料密封 见图1 事实上可以起到 部分支撑作用 2012年改造为机械密封后 因两端轴承的 支撑点跨度较大 必然会影响到主轴挠度变化 而靠近叶 轮根部是承载最大和最薄弱的部位 在此前提下 键槽附 近的不均匀加工便极有可能产生裂纹并快速发展 因此 在日常巡检时应密切关注这些水泵的振动情况 如有趋 势明显增大 即使没有达到报警值 也同样应该受到严格 对待 一方面要增加巡检频次 以求尽量在设备发生较严 重故障之前做出正确判断 另一方面要积极做好检修准 备 确保备件充足 检修及时 3 新进备件要严把质量关 比如厂家应该提供必要 的材质单 合格证 热处理报告等相应材料 更要做好备 件的外观质量检验 很多事故的发生往往不仅仅是由某 个单一原因造成 而这些原因却是最终导致事故发生的 必要条件 我们务必要在设备管理的各个环节上均能做 到严格认真 才能从根本上杜绝设备的潜在隐患 5结语 1 类似P0306G泵轴断裂的故障并不多见 但其断裂 形式具有一定代表性 准确判断设备的故障原因不仅有 利于循环水装置以后的平稳运行 同时也能从根本上解 决问题 节约备件和检修成本 2 智能巡检所采集的数据 可用以对设备故障进行 定向和定量分析 大大增强了设备故障诊断的准确性 应 该进一步强化这方面工作 使其在日常设备管理中发挥 更好的作用 参考文献 1 裴广会 沙振 郝晓冬 等 立式斜流循环泵故障分析及改造措施 J 水泵技术 2014 3