曹東成，王安平，阮英浩

（1.中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司設(shè)備檢修公司煉油鉗工車(chē)間；2.中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司煉油廠重整加氫聯(lián)合車(chē)間，新疆 獨(dú)山子 833600）

對(duì)于化工機(jī)泵，振動(dòng)超標(biāo)是最常見(jiàn)的故障，也是引起密封泄漏等其他故障的誘因之一，在化工企業(yè)，振動(dòng)超標(biāo)機(jī)泵有效治理將對(duì)延長(zhǎng)機(jī)泵運(yùn)行周期，甚至保證裝置平穩(wěn)運(yùn)行，有非常重要的意義。引起機(jī)泵振動(dòng)大的原因不同，我們處理的方式也不同。對(duì)于懸臂式離心泵而言，除了常見(jiàn)的轉(zhuǎn)子不平衡、不對(duì)中、軸彎曲等引起的強(qiáng)迫振動(dòng)外，還有軸承自激振動(dòng)等多種原因。在機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)治理過(guò)程中，依靠經(jīng)驗(yàn)檢修處理機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題，缺乏對(duì)故障深入地分析及判斷，無(wú)法找準(zhǔn)故障的根源，使得振動(dòng)難以消除，特別是因機(jī)泵工況等非機(jī)械原因造成的振動(dòng)。本文從懸臂泵振動(dòng)超標(biāo)這一信息入手，利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析軟件，對(duì)機(jī)泵轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析診斷，最終找出了導(dǎo)致機(jī)泵振動(dòng)大的原因并進(jìn)行了針對(duì)性處理，振動(dòng)值有效下降，印證了前期分析診斷的正確性，肯定了狀態(tài)監(jiān)測(cè)及分析對(duì)檢維修的指導(dǎo)性作用。

1 機(jī)泵概況及存在問(wèn)題

1.1 機(jī)泵概況

重整裝置P-205/AB是單級(jí)懸臂泵，型號(hào)為ZE880-4500，大連蘇爾壽泵及壓縮機(jī)有限公司生產(chǎn)，2007年9月安裝。驅(qū)動(dòng)端軸承型號(hào)為7312BDB，自由端軸承型號(hào)為NU312E，泵輸送介質(zhì)為粗汽油。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 機(jī)泵結(jié)構(gòu)圖及測(cè)點(diǎn)布置

1.2 存在問(wèn)題

自重整P-205/AB安裝投運(yùn)以來(lái)，因振動(dòng)超標(biāo)原因共檢修22次，其中找中心8次，更換軸承10次。在消除振動(dòng)的過(guò)程中，對(duì)轉(zhuǎn)子做過(guò)動(dòng)平衡、泵體及管線增加過(guò)支撐、甚至更換過(guò)葉輪、聯(lián)軸器等部件，都沒(méi)有解決機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題。P-205/AB振動(dòng)值一直處在5～11.8mm/s波動(dòng)，嚴(yán)重影響機(jī)泵運(yùn)行周期。

2 機(jī)泵振動(dòng)大的原因分析

在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)檢修一直無(wú)法解決機(jī)泵振動(dòng)問(wèn)題的情況下，我們提出利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析與診斷系統(tǒng)對(duì)機(jī)泵振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，查找激振源，確定故障原因。具體分析如下。

2.1 振動(dòng)波形頻譜圖分析

圖2 3H振動(dòng)趨勢(shì)圖

由圖2趨勢(shì)圖可以看出，P-205/B機(jī)泵驅(qū)動(dòng)端3H振動(dòng)值一直處在5～11.8mm/s波動(dòng)。按照振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29531-2013，該泵振動(dòng)烈度一直在報(bào)警值4.5mm/s之上運(yùn)行，甚至有一半時(shí)間在危險(xiǎn)值7.1mm/s之上運(yùn)行，該泵已經(jīng)不能繼續(xù)運(yùn)行下去，該泵處于非健康狀態(tài)。

圖3 3H振動(dòng)頻譜圖

由圖3頻譜圖我們看到故障頻率為工頻的三倍頻148HZ為主，占通頻的95%以上，整個(gè)頻譜圖較干凈。有頻譜圖我們可以排除不平衡、不對(duì)中、松動(dòng)、軸彎曲等機(jī)械故障，但這個(gè)三倍頻又是怎么來(lái)的呢？我們發(fā)現(xiàn)該泵的葉輪剛好是三流道，所以該故障是葉片通過(guò)頻率。

2.2 查找激振原因

在判斷故障頻率是葉片通過(guò)頻率后，我們分析可能機(jī)泵存在偏離工況的可能。經(jīng)過(guò)與工藝對(duì)接，我們發(fā)現(xiàn)該泵設(shè)計(jì)流量為80.6m3/h，壓力為3.4MPa，實(shí)際流量為47.5m3/h，所需壓力為1.5MPa。該泵嚴(yán)重偏離工況運(yùn)行。

2.3 診斷結(jié)果

綜上所述，該泵嚴(yán)重偏離工況運(yùn)行，長(zhǎng)期小流量運(yùn)行造成機(jī)泵振動(dòng)，建議立即停機(jī)，糾偏工況。

3 處理情況

3.1 處理方案

對(duì)于嚴(yán)重偏離工況機(jī)泵，一般處理方案是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要重新選泵，或者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，請(qǐng)廠家對(duì)泵腔及葉輪進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，以達(dá)到機(jī)泵在最優(yōu)工況下運(yùn)行、降低振動(dòng)值的目的。但上述方法實(shí)施周期較長(zhǎng)，無(wú)法達(dá)到快速指導(dǎo)檢修、消除振動(dòng)的目的。

我們?cè)诓殚喆罅抠Y料后，決定根據(jù)葉輪切割定律，小幅度切割葉輪，達(dá)到糾偏工況的目的。

設(shè)計(jì)流量 Q1=80.6m3/h，實(shí)際 Q2=47.5m3/h，實(shí)際流量占設(shè)計(jì)流量百分比Q2/Q1=60%

我們一般要讓實(shí)際流量占設(shè)計(jì)流量的80%，但考慮是實(shí)驗(yàn)性切割，我們按實(shí)際流量占設(shè)計(jì)流量的70%切割，Q切=68.75m3/h，按照切割定律 Q1/Q切=D1/D切，

D切=D1×Q切/Q1=465×55/64=400mm

切割后揚(yáng)程H切=H1/√（D1/D）=3.4/√（465/400）=3.15MPa，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要1.5MPa，滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

考慮切割量太大切割定律失效，以及可能造成泵殼內(nèi)形成渦流等影響，我們要控制切割量為葉輪直徑的10%以?xún)?nèi)。所以我們切割后直徑為420mm。

420/465=9.6%滿(mǎn)足要求，

此時(shí)，Q切=72.25m3/h，流量占比為 Q2/Q切=66%。

圖4 切割前葉輪直徑φ465mm

圖5 切割后葉輪直徑φ420mm

3.2 結(jié)果驗(yàn)證

3月25日，重整P-205/B按照制定方案對(duì)葉輪切割后，對(duì)機(jī)泵振動(dòng)情況驗(yàn)證，振動(dòng)值由最大10.88mm/s，下降到3.6mm/s，三倍頻幅值由最大9.92mm/s，下降到0.77mm/s，下降92%，并趨于平穩(wěn)，機(jī)泵處于B區(qū)運(yùn)行。

切削前P-205B運(yùn)行參數(shù)：泵出口壓力3.4MPa，電流210A，葉輪直徑φ465mm。切削后P-205B運(yùn)行參數(shù)：泵出口壓力3.0MPa，電流130A，葉輪直徑φ420mm。

流量滿(mǎn)足工藝要求，振動(dòng)總值和3倍頻幅值下降。

4 結(jié)語(yǔ)

圖6 切割葉輪后振動(dòng)趨勢(shì)圖與頻譜圖

檢修后，泵振動(dòng)值由最大10.88mm/s，下降到3.6mm/s；三倍頻幅值由最大9.92mm/s，下降到0.77mm/s，下降92%，并趨于平穩(wěn)，B區(qū)運(yùn)行；葉輪切割前后，電流減小了80A，按照電費(fèi)0.45元/度計(jì)算，80×380/1000×24×365×0.45=11.99萬(wàn)，P-205B一臺(tái)機(jī)泵每年預(yù)計(jì)節(jié)約電費(fèi)12萬(wàn)。此次檢修，成功解決了異常振動(dòng)，及時(shí)有效地消除了設(shè)備隱患。

利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析軟件，對(duì)機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析診斷，通過(guò)故障頻率確定故障部位，精準(zhǔn)檢修，特別是對(duì)因工藝改變、機(jī)泵偏離工況運(yùn)行引起的振動(dòng)超標(biāo)治理，具有重要的指導(dǎo)意義。