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摘 要：本文主要介绍P01631事故液氮泵的断轴事故原因的分析和处理措施。
关键词：事故液氮泵 断轴 原因分析 处理措施
一、简述
P01631是为壳牌煤气化所配备的一台低温液氮泵，当壳牌汽化炉发生紧急情况时所使用。此泵为CRYOSTAR所生产，型号为VP 12/240/5, 5L-3, 3C/0 CB WB, 总功率为119KW，设计转速3240rpm。采用迷宫型密封, 密封介质是干燥空气，共11级叶轮，进口压力为1.1bar，出口压力83bar，流量为11000立方米/小时，于2007年12月开始投入使用。由于在日常运行的过程中,P01631泵泄漏气温度偏低(20~50℃为正常值),在盘车时偶尔有轻微磨察声音。且该泵已运行四年,需要解体检查。因此,厂利用2011年4月8号~15号停车检修机会，对P01631事故氮泵停车检修。
二、泄漏气温度偏低原因分析和处理
1.检查密封气源
最近运行发现P01631泵气封气泄漏温度低后，空分厂组织工艺及设备人员对密封系统进行了全面的检查，检查包括密封气源管道、密封气过滤器滤芯、减压阀的损坏情况等，并将减压阀阀后的压力和其他低温泵减压阀阀后的压力进行对比，均无异常。
2.检查氮泵气封
2.1复查机封压盖的间隙和松紧情况，无异常；并重新调整机封压盖的间隙量；
2.2拆卸机封，检查密封环的磨损情况。从拆检的情况来看，密封环发生了明显的磨损现象，密封环上下端面均有卷边现象。测量三个密封环的内径，分别为50.3mm、50.5 mm、50.5mm，而密封环内径标准值为49.8mm，从而得出结论：密封环与轴套间约有0.42mm的间隙（单侧0.21mm），间隙过大，导致泄漏气量增加，致使泄露气温度过低。
三、事故液氮泵解体检查
事故液氮泵在检修过程中,发现有如下问题：
1.泵轴发生断裂
在拆卸过程中,当电机吊离后,发现泵轴发生断裂;断裂处有以下几个特点:
1.1断裂部位为三个键槽的最底部, 此处为应力变化区,在泵运行过程中，承受巨大的扭矩作用力；
1.2断裂口较为平齐，为剪切力所致，即为剪切疲劳断裂；
1.3断裂口颜色发暗，且有明显小幅度转动的痕迹，为旧痕而非新伤，说明此轴断裂时间已经有段时间，而非停车期间或是检修时断裂；（见附图一）
1.4发生了滚键
1.4.1在检修过程中发现，联轴节内的三个键发生了不同程度的滚键（见附图二）；
1.4.2每级叶轮的键都有滚偏现象，也给叶轮的拆卸工作带来难度；
滚键情况的发生也从侧面证明，此处的扭力过大，造成疲劳。
2.导致泵轴断裂的原因有以下几个方面：
2.1材料缺陷引起的断轴：由于材料中存在缺陷，如缩孔、疏松、过热、过烧、流线分布不合理等，这些缺陷都能降低材质的强度，起到缺口作用，对裂纹的萌生扩展均产生重要的影响。由于这些缺陷的存在，在交变的旋转载荷作用下,这些缺陷处将产生严重的缺口效应,形成了很高的局部应力集中,在此处产生裂源，裂纹由此扩展，从而导致了泵轴在缺陷处发生了疲劳断裂而失效。
2.2由于汽蚀现象引起的断轴：①液位低, 入口压力低;②入口过冷度不够; ③进口过滤网堵塞，入口流量过低;④泵打密闭; ⑤密封气压差过高; ⑥ 外送气体倒流至泵体。
2.3加工不当引起的断轴：在加工过程中，可能由于加工方法不恰当或意外损伤，如车床加工、磨床加工等不当，在断轴处留下裂源，在使用过程中不断扩展，最终导致断轴。
2.4运行疲劳引起的断轴：此泵在2007年底开始试运行至今，由于事故氮的使用特性，需要频繁启停事故氮泵，造成断轴处（启、停过程中，此处扭矩最大）扭力疲劳而断裂。
3.一级叶轮出现裂纹
拆检的过程中发现，一级叶轮出现有裂纹（见附图三），此裂纹所存在的位置也在键槽处，也是材料疲劳而断裂造成的；
四、处理方案及技术数据
1.泵断轴处理方案
由于此泵轴没有备件，因此对泵轴做如下紧急处理：
1.1将断轴的顶端重新进行加工，依照原有的键槽，重新车出三个20mm长的键槽；然后将键的长度进行修改（改为20mm长）和打磨；将轴、键、联轴节进行预组装，确认无误。
1.2将锁紧螺母的厚度车除4mm厚；将定位环的厚度车除4mm厚；
1.3在电机端的联轴节内加入15mm厚的铜垫，然后进行找正；
2.对叶轮的键槽和内径进行修理，以方便回装；对轴套的内径进行修理，以方便回装；
3.技术数据
3.1电机组装完毕后，电机底座要进行找正，找正数据见表1：
表1 电机底座找正数据表
项 目 标准值 测量值
电机底座轴向跳动值 0~0.06 0.06
电机底座径向跳动值 0~0.06 0.05
电机侧靠背轮径向跳动值 0~0.05 0.05
3.2泵提升量：泵原有提升量为8mm，检修后泵的总窜量为7.9mm，因此将泵的提升量改为3.5mm；
五、检修效果
事故氮泵于2011年4月15日回装完毕，并于16日试运行：转速达到3000rpm、出口压力达到70bar时，电机振动为0.6mm/s，泵及电机运行声音良好，运行效果良好，无异常，目前已投入正常运行。
参考文献：
[1]曹洪涛.低温液体泵汽化造成的事故及预防措施[M]. 中国学术期刊电子出版社.
附图一：断裂的泵轴（泵端）
附图二：泵的断轴（电机端），三个键都有不同程度的滚键现象
附图三：叶轮上有裂
关键词：事故液氮泵 断轴 原因分析 处理措施
一、简述
P01631是为壳牌煤气化所配备的一台低温液氮泵，当壳牌汽化炉发生紧急情况时所使用。此泵为CRYOSTAR所生产，型号为VP 12/240/5, 5L-3, 3C/0 CB WB, 总功率为119KW，设计转速3240rpm。采用迷宫型密封, 密封介质是干燥空气，共11级叶轮，进口压力为1.1bar，出口压力83bar，流量为11000立方米/小时，于2007年12月开始投入使用。由于在日常运行的过程中,P01631泵泄漏气温度偏低(20~50℃为正常值),在盘车时偶尔有轻微磨察声音。且该泵已运行四年,需要解体检查。因此,厂利用2011年4月8号~15号停车检修机会，对P01631事故氮泵停车检修。
二、泄漏气温度偏低原因分析和处理
1.检查密封气源
最近运行发现P01631泵气封气泄漏温度低后，空分厂组织工艺及设备人员对密封系统进行了全面的检查，检查包括密封气源管道、密封气过滤器滤芯、减压阀的损坏情况等，并将减压阀阀后的压力和其他低温泵减压阀阀后的压力进行对比，均无异常。
2.检查氮泵气封
2.1复查机封压盖的间隙和松紧情况，无异常；并重新调整机封压盖的间隙量；
2.2拆卸机封，检查密封环的磨损情况。从拆检的情况来看，密封环发生了明显的磨损现象，密封环上下端面均有卷边现象。测量三个密封环的内径，分别为50.3mm、50.5 mm、50.5mm，而密封环内径标准值为49.8mm，从而得出结论：密封环与轴套间约有0.42mm的间隙（单侧0.21mm），间隙过大，导致泄漏气量增加，致使泄露气温度过低。
三、事故液氮泵解体检查
事故液氮泵在检修过程中,发现有如下问题：
1.泵轴发生断裂
在拆卸过程中,当电机吊离后,发现泵轴发生断裂;断裂处有以下几个特点:
1.1断裂部位为三个键槽的最底部, 此处为应力变化区,在泵运行过程中，承受巨大的扭矩作用力；
1.2断裂口较为平齐，为剪切力所致，即为剪切疲劳断裂；
1.3断裂口颜色发暗，且有明显小幅度转动的痕迹，为旧痕而非新伤，说明此轴断裂时间已经有段时间，而非停车期间或是检修时断裂；（见附图一）
1.4发生了滚键
1.4.1在检修过程中发现，联轴节内的三个键发生了不同程度的滚键（见附图二）；
1.4.2每级叶轮的键都有滚偏现象，也给叶轮的拆卸工作带来难度；
滚键情况的发生也从侧面证明，此处的扭力过大，造成疲劳。
2.导致泵轴断裂的原因有以下几个方面：
2.1材料缺陷引起的断轴：由于材料中存在缺陷，如缩孔、疏松、过热、过烧、流线分布不合理等，这些缺陷都能降低材质的强度，起到缺口作用，对裂纹的萌生扩展均产生重要的影响。由于这些缺陷的存在，在交变的旋转载荷作用下,这些缺陷处将产生严重的缺口效应,形成了很高的局部应力集中,在此处产生裂源，裂纹由此扩展，从而导致了泵轴在缺陷处发生了疲劳断裂而失效。
2.2由于汽蚀现象引起的断轴：①液位低, 入口压力低;②入口过冷度不够; ③进口过滤网堵塞，入口流量过低;④泵打密闭; ⑤密封气压差过高; ⑥ 外送气体倒流至泵体。
2.3加工不当引起的断轴：在加工过程中，可能由于加工方法不恰当或意外损伤，如车床加工、磨床加工等不当，在断轴处留下裂源，在使用过程中不断扩展，最终导致断轴。
2.4运行疲劳引起的断轴：此泵在2007年底开始试运行至今，由于事故氮的使用特性，需要频繁启停事故氮泵，造成断轴处（启、停过程中，此处扭矩最大）扭力疲劳而断裂。
3.一级叶轮出现裂纹
拆检的过程中发现，一级叶轮出现有裂纹（见附图三），此裂纹所存在的位置也在键槽处，也是材料疲劳而断裂造成的；
四、处理方案及技术数据
1.泵断轴处理方案
由于此泵轴没有备件，因此对泵轴做如下紧急处理：
1.1将断轴的顶端重新进行加工，依照原有的键槽，重新车出三个20mm长的键槽；然后将键的长度进行修改（改为20mm长）和打磨；将轴、键、联轴节进行预组装，确认无误。
1.2将锁紧螺母的厚度车除4mm厚；将定位环的厚度车除4mm厚；
1.3在电机端的联轴节内加入15mm厚的铜垫，然后进行找正；
2.对叶轮的键槽和内径进行修理，以方便回装；对轴套的内径进行修理，以方便回装；
3.技术数据
3.1电机组装完毕后，电机底座要进行找正，找正数据见表1：
表1 电机底座找正数据表
项 目 标准值 测量值
电机底座轴向跳动值 0~0.06 0.06
电机底座径向跳动值 0~0.06 0.05
电机侧靠背轮径向跳动值 0~0.05 0.05
3.2泵提升量：泵原有提升量为8mm，检修后泵的总窜量为7.9mm，因此将泵的提升量改为3.5mm；
五、检修效果
事故氮泵于2011年4月15日回装完毕，并于16日试运行：转速达到3000rpm、出口压力达到70bar时，电机振动为0.6mm/s，泵及电机运行声音良好，运行效果良好，无异常，目前已投入正常运行。
参考文献：
[1]曹洪涛.低温液体泵汽化造成的事故及预防措施[M]. 中国学术期刊电子出版社.
附图一：断裂的泵轴（泵端）
附图二：泵的断轴（电机端），三个键都有不同程度的滚键现象
附图三：叶轮上有裂