李斌張君滿

（中海油東方石化有限責(zé)任公司)

精丙烯塔中間泵負(fù)荷試車振動原因分析及處理

李斌*張君滿

（中海油東方石化有限責(zé)任公司)

精丙烯塔中間泵發(fā)生泵體及管道振動嚴(yán)重超標(biāo)現(xiàn)象的原因是多方面的，包括基礎(chǔ)與管線施工質(zhì)量問題、管道設(shè)計不符合規(guī)范要求、轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子與殼體的同心度不夠、葉輪口環(huán)間隙過小、介質(zhì)流量不在最佳工作區(qū)等。針對存在的問題進(jìn)行了相應(yīng)的處理，如重新調(diào)整泵底座及管道、使管道法蘭滿足無應(yīng)力安裝要求、清理管道及過濾器內(nèi)異物、重新做轉(zhuǎn)子動平衡等，解決了泵體及管道振動超標(biāo)的問題，滿足了生產(chǎn)要求。

離心泵 管道 振動 轉(zhuǎn)子 葉輪 安裝

0 概述

中海油東方石化有限公司氣分裝置精丙烯塔中間泵，由大連深藍(lán)泵業(yè)有限公司設(shè)計制造，單級懸臂式結(jié)構(gòu)，型號EAP9 300K6-630，電機(jī)功率400 kW，介質(zhì)C3，介質(zhì)密度460.8 kg/m3，揚(yáng)程145 m，流量853.3 m3/h，轉(zhuǎn)速1475 r/min，入口壓力1.95 MPa(G)，出口壓力2.62 MPa(G)。該泵的主要作用是將精丙烯塔之B塔的介質(zhì)抽送到A塔。該設(shè)備在用水進(jìn)行負(fù)荷試車時，發(fā)生振動嚴(yán)重超標(biāo)，泵體前軸承處水平振動達(dá)23 mm/s，入口過濾器及法蘭等處振動超過3 mm/s，出口管道支撐及單向閥處振動達(dá)到15 mm/s。

本文對泵體及管道發(fā)生振動的原因進(jìn)行了分析，并針對存在的問題采取了措施，如重新調(diào)整泵底座及管道等，從而解決了振動超標(biāo)的問題。

1 泵振動原因分析

1.1 基礎(chǔ)與管線施工質(zhì)量問題

作為轉(zhuǎn)動設(shè)備，離心泵本身會有一定的振動，如果管線和泵體沒有固定好，這些微振會通過流體的流動由泵傳遞給管線，在管路系統(tǒng)剛度不夠的情況下，會發(fā)生一種結(jié)構(gòu)共振。若泵的基礎(chǔ)質(zhì)量太小或固定不牢靠，當(dāng)泵本身的振動和基礎(chǔ)的振動頻率一致時，也可引起振動，形成激烈的共振[1]。

1.2 管路設(shè)計存在的問題

離心泵的入口管路直管段過短，不符合規(guī)范要求（見圖1）。通常，離心泵的管路配置應(yīng)注意下述問題：（1）泵入口前的直管段長度不應(yīng)小于入口直徑的3倍[2]，見圖2。（2）若入口容器的破沫器、過濾器、管道等被異物堵塞，閥門未全開，就可能使管道壓力降增大。這樣，介質(zhì)到達(dá)泵入口處時壓力就會小于或等于介質(zhì)的飽和蒸汽壓，造成介質(zhì)汽化，發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。

圖1 泵現(xiàn)場配管圖

圖2 吸入管安裝

1.3 轉(zhuǎn)子不平衡

轉(zhuǎn)動件由于本身形狀不對稱、加工上存在誤差、組裝安裝不當(dāng)、運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生變形、轉(zhuǎn)動件破損磨耗及轉(zhuǎn)動件附著異物等均可造成轉(zhuǎn)子不平衡。即使轉(zhuǎn)子靜態(tài)平衡了，若轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時，其上每個微小質(zhì)點產(chǎn)生的離心慣性力不能相互抵消，仍會產(chǎn)生不平衡的離心力，造成動態(tài)不平衡，從而產(chǎn)生振動。

1.4 轉(zhuǎn)子與殼體的同心度誤差

泵的殼體受外力作用及其他因素的影響發(fā)生變形，或安裝時未正確進(jìn)行電機(jī)找正，造成轉(zhuǎn)子與殼體不同心。

1.5 葉輪口環(huán)間隙過小

拆檢發(fā)現(xiàn)，葉輪口環(huán)處有六處呈對稱磨損的痕跡，應(yīng)屬口環(huán)間隙較小所致。開工初期，泵前容器及管線內(nèi)存在焊渣、鐵銹等雜物，沖刷至泵內(nèi)，磨損葉輪口環(huán)，造成泵體振動。

1.6 介質(zhì)流量不在最佳工作區(qū)

任何一臺離心泵都有一個最佳工作范圍，體現(xiàn)在泵的性能曲線上就有一個最佳效率點。離心泵的振動隨流量而變化，通常在最佳效率點流量附近振動值最小，遠(yuǎn)離最佳效率點時隨著流量的增大或減小振動值反而增加。

應(yīng)該讓泵在優(yōu)先工作區(qū)運行。該工作區(qū)位于葉輪最佳效率點流量的70%～120%區(qū)間內(nèi)。額定流量點應(yīng)當(dāng)位于葉輪最佳效率點流量的80%～110%區(qū)間內(nèi)[3]。從設(shè)備隨機(jī)資料的性能試驗記錄（見表1）中可以看出，該泵的最佳效率點流量為981 m3/h，故該泵的優(yōu)先工作區(qū)流量為686.7～1 177.2 m3/h。

在負(fù)荷試車時使用的介質(zhì)是水，其密度遠(yuǎn)大于正常工作時介質(zhì)C3的密度。在電動機(jī)超負(fù)荷400 kW運行的情況下，泵的流量（見表1）在500 m3/h左右，小于泵的最佳工作范圍，泵始終在偏小流量下運行，因此產(chǎn)生較大振動。

表1 泵性能試驗記錄

2 解決方法

2.1 基礎(chǔ)找平和管道無應(yīng)力安裝

重新墊平泵座基礎(chǔ)，把緊地腳螺栓后二次灌漿。出、入口管道法蘭重新拆卸安裝，達(dá)到接管上的所有法蘭螺栓在自由狀態(tài)下全部可以在螺栓孔中順利通過，法蘭密封面的平行偏差及間距符合無應(yīng)力安裝標(biāo)準(zhǔn)(見表2)[4]。

表2 法蘭密封面間的平行偏差及間距（單位：mm）

2.2 對管道設(shè)計問題分別進(jìn)行分析處理

（1）考慮到裝置現(xiàn)場其它多數(shù)泵的入口管道直管段長度的設(shè)計也存在不大于泵入口直徑3倍的情況，而那些泵在負(fù)荷試車時并未發(fā)生振動超標(biāo)的情況，因此可排除泵入口直管段長度不夠為泵振動的主要原因，加之現(xiàn)場空間有限，故該項未做整改。

（2）反復(fù)用水沖洗泵入口容器及管道，清除異物；打開過濾器，清除堆積物；全開閥門。在泵出口管線轉(zhuǎn)彎高點處加排氣閥，開泵前灌泵排盡管道內(nèi)的空氣，避免發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。

2.3 轉(zhuǎn)子動平衡與電機(jī)找正

檢查轉(zhuǎn)子情況，重新做轉(zhuǎn)子動平衡，消除轉(zhuǎn)子不平衡的因素。

重新安裝，按設(shè)備隨機(jī)資料要求進(jìn)行電機(jī)找正。機(jī)組對中后，利用百分表檢測安裝盤的外圓及端面，外圓及端面的跳動均不大于0.05 mm。

2.4 檢查調(diào)整葉輪口環(huán)間隙

修磨葉輪口環(huán)，按廠家提供的拆裝檢修說明書要求調(diào)整葉輪口環(huán)間隙，詳見表3。

對于表3應(yīng)當(dāng)注意下述幾點：

（1）非咬合性材料為鑄鐵、碳鋼、馬氏體不銹鋼、雙向不銹鋼（PH50）等。（2）咬合性材料為奧氏體不銹鋼、鎳、高鎳基合金、鈦、鈦合金等。（3）一對口環(huán)中只要有一個是非咬合性材料就可以采用非咬合性材料直徑間隙；如果兩個都是咬合性材料，需要采用咬合性材料直徑間隙。

（4）當(dāng)泵送溫度大于150℃時，泵口環(huán)直徑間隙增加0.125 mm，以后每增加100℃，口環(huán)直徑間隙增加0.125 mm。

表3 葉輪口環(huán)間隙（單位：mm）

2.5 增設(shè)回流管線

在泵出口增設(shè)回流管線，連通到泵入口的容器內(nèi)，在工藝需要較小流量時打開泵出口的回流管線，以調(diào)節(jié)流量，防止泵在非高效工作區(qū)運轉(zhuǎn)。根據(jù)現(xiàn)場實際狀況，由大連深藍(lán)泵業(yè)有限公司重新設(shè)計制造兩個新葉輪，新葉輪高效點流量為850 m3/ h，高效點揚(yáng)程為135 m，泵最小流量低至250 m3/ h，可使泵的運行處于優(yōu)先工作區(qū)。

3 結(jié)論

本文分析了可能引起氣分裝置精丙烯塔中間泵負(fù)荷試車時振動超標(biāo)的各種因素。通過對泵基礎(chǔ)、管線、轉(zhuǎn)子、同心度、葉輪等各部分設(shè)計、制造、安裝的檢查調(diào)整及改造，使該泵泵體及管道各處的振動值均降到3.0 mm/s以下，滿足了該泵購買技術(shù)協(xié)議中軸承箱振動速度≤3.9 mm/s的要求。

[1]劉紅云，盧捍衛(wèi).離心泵振動原因分析和解決方案[J].煉油技術(shù)與工程，2009(6)：20-24.

[2]GB 50275—2010風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[3]美國石油學(xué)會.石油、重化學(xué)和天然氣工業(yè)用離心泵標(biāo)準(zhǔn)[S].API 610：17.

[4]中國石化集團(tuán)第五建設(shè)公司.SH 3501—2002石油化工有毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗收規(guī)范[S].北京：中國石化出版社，2003.

Cause Analysis and Treatments for the Loading Test Vibration in the Intermediate Pump of Fine Propylene Tower

Li Bin Zhang Junman

The reasons for fine propylene tower intermediate pump to have severely excessive vibration in the pump and pipelines are many aspects,including base and pipeline construction quality issue,pipeline design unsatisfied the requirement,the imbalance of the rotor,insufficient concentricity between rotor and shell,narrow gap between impeller mouth rings,medium flow deviating from optimal working range,etc..The corresponding measures are carried out to target these problems,including the readjustment of pump base and pipelines,making pipe flange meet the stress-free installation requirement,cleaning pipeline and foreign body in filter,dynamic rebalancing of rotors,etc..These measures solve the problem of the excessive vibration issues in the pump and pipelines and satisfies the production needs.

Centrifugal pump;Pipeline;Vibration;Rotor,Impeller;Installation

TQ 051.21

2014-10-19）

*李斌，男，1971年生，工程師。東方市，572600。