熔融尿素升壓泵故障處理

張朋朋，毋喜變，高慧洋

（河南煤化集團中原大化公司，河南濮陽 457004）

河南煤化集團中原大化公司三胺三廠為年產30kt三聚氰胺裝置，其中的熔融尿素升壓泵（P8102A／B）是將熔融尿素送到反應器給料泵P8103A／B，升壓至8.0MPa送入反應器，尿素在反應器內發生熱解反應生成三聚氰胺。其主要參數／描述如下：

名稱 熔融尿素升壓泵

位號 P8102A／B

介質 熔融尿素

溫度 145℃

壓力 0.76MPa

流量 36m3／h

型號 CPK－HX－C50－200

軸功率 13.5kW

2011年的三季度，三胺三廠的尿液升壓泵P8102A／B運行極不穩定，從7 月21 日至9 月15日，共計發生故障12次，嚴重影響到三胺裝置的長周期運行。從現象上看，問題主要集中在軸承損壞、軸變形扭曲、斷軸、葉輪脫落、機封泄漏、介質進入軸承箱等情況，特別是在9 月11日到15日間，連續三次斷軸。設備故障率為裝置開車以來最高。

1 故障情況及經過

①7月21 日，P8102B 檢修時發現軸承損壞，軸彎曲；②8月2日，P8102B軸斷成三截，更換軸、軸承、機封后回裝；③8 月14 日，P8102A 發現斷軸，更換軸、軸承、機封后回裝；④8 月16 日，P8102A 機封大量泄漏，發現葉輪背帽有松動；⑤8月19日，P8102B機封大量泄漏，打開泵體后發現葉輪背帽處泄漏，更換機封和葉輪背帽的四氟墊；⑥8 月28 日，P8102B發現葉輪背帽卡住葉輪，導致盤不動車；⑦8 月29 日，P8102A 發現軸承已損壞，軸彎曲，工藝介質進入軸承箱；⑧8 月29日，P8102B發現軸承損壞、斷軸；⑨9月7日，P8102B 發現介質進入軸承箱，軸承損壞，更換軸承、機封后回裝；⑩9月11日，P8102A 發現斷軸；9月11 日，P8102B 發現斷軸（引起濃縮系統停車）；9月15日，P8102A 再次斷軸。

2 所做的工作

從7月21日第一次出現故障開始，三胺事業部就采取了各種措施，巡檢頻率改為半小時一次，同時，對軸承箱進行通工廠風在線降溫等手段加強防范。

從設備檢修和損壞部件的情況看，引起泵故障的原因主要有二種，一是葉輪脫落；二是軸由裝機封軸套段臺階處斷裂（如圖1、2）。

圖1 斷軸情況之一

圖2 斷軸情況之二

葉輪松動和脫落會造成泵振動大，引起機封泄漏、介質進入軸承箱、軸承損壞等故障，葉輪松動還會使葉輪和泵殼摩擦，軸受扭力增大，造成泵軸在最薄弱的地方（帶鍵槽裝葉輪段）扭曲變形。在前期的檢修過程中，三胺事業部采用對葉輪背帽和葉輪點焊的措施，解決了葉輪松動脫落問題。

泵軸在出現裂紋直至完全斷開的過程中，泵振動逐漸加大，也會引起機封泄漏、介質進入軸承箱、軸承損壞等故障。

3 斷軸原因分析

該泵在幾年前就進行了國產化改造，以前的運轉整體穩定。經采供部確認，泵軸材料為316不銹鋼，能夠滿足性能要求，并且斷軸也沒有出現腐蝕痕跡。泵軸各方面尺寸也沒有變化，軸強度能夠滿足使用要求，據檢修人員介紹，安裝程序也都和原先一樣。結合最近幾次泵軸從同一部位斷開的現象，大家把疑點集中在泵軸加工工藝上。通過對斷軸進行認真觀察，發現加工時的退刀槽（裝軸承部位和裝機封軸套部位的臺階處）較大，該處是應力集中區，容易產生裂紋，一旦產生裂紋，泵軸在運行過程中受交變應力影響，裂紋會逐步擴展，直至斷裂。

因此，該處臺階在加工時應實行圓弧過渡，防止應力集中。同時，軸在加工時還必須使用鍛件。從當前的斷軸情況分析，制造廠家忽略了這些細節。

4 采取的措施

（1）由采供部與供貨廠家聯系、交流，對泵軸的加工工序是否變化（包括是否采用鍛件）、加工人員是否變化（是否頻繁更換加工人員）等進行確認，對制造廠家選用的材質情況進行核實，必要時可以重新更換制造廠家。

（2）工藝巡檢上要加強監護，對運行泵軸承溫度、振動值變化情況進行記錄。

（3）泵軸目前易斷部位加粗3mm，減少軸徑急劇變化，增加強度；臺階處圓滑過渡，減少應力集中；軸同油封配合部位直徑尺寸選配好。以上尺寸調整后，加工圖紙的數據要固定下來，不要來回改動。

（4）備件方面，消耗后要及時補充，關鍵的泵軸至少要保證有一根庫存量，機封要保證兩套的庫存量。

5 取得的效果

從2011年9月底到現在，泵軸改造后，已經運行了一年多的時間，沒有再出現過斷軸現象，機封泄漏的情況也很少出現。設備運轉穩定，溫度、壓力等參數也都正常，取得了良好的效果。