潘 強(qiáng) 胡建忠 馬曉偉 侯國棟

（中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834000）

加氫改質(zhì)分餾塔底熱油泵振動(dòng)問題分析與處理

潘 強(qiáng) 胡建忠 馬曉偉 侯國棟

（中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834000）

圍繞某加氫改質(zhì)裝置分餾塔底熱油泵振動(dòng)超標(biāo)問題，分別對(duì)其進(jìn)行了一系列常規(guī)減振措施，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試和振動(dòng)頻譜監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)引起熱油泵振動(dòng)的主要原因是兩種相關(guān)頻率耦合形成共振，最后通過增加變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來避免共振頻率的產(chǎn)生，有效地解決了該振動(dòng)難題，為解決類似熱油泵的振動(dòng)問題提供了新的思考角度和方法。

熱油泵；振動(dòng)超標(biāo)；機(jī)封泄漏；變頻調(diào)節(jié)

某加氫改質(zhì)分餾塔底熱油泵P-3207/AB介質(zhì)為230℃的高溫柴油，一旦泄漏極易著火爆炸。該泵從2013年4月正式投用后，振動(dòng)值一直保持在7.1～8.5mm/s之間，一直存在振動(dòng)超標(biāo)問題，振動(dòng)超標(biāo)后引起機(jī)械密封頻繁泄漏，嚴(yán)重威脅到裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行和操作人員人身安全，存在重大安全隱患。

一、熱油泵基本性能參數(shù)

分餾塔底熱油泵P-3207/AB是單級(jí)單吸懸臂式離心泵，型號(hào)為HZE100-80-400，工作介質(zhì)為230℃高溫柴油，采用中心線支撐方式，性能參數(shù)如下表1所示。

表1 P-3207/AB主要性能參數(shù)

二、熱油泵存在問題

這兩臺(tái)泵從2013年正式投用后，振動(dòng)值一直保持在7.1～8.5mm/s之間，振動(dòng)超標(biāo)后引起機(jī)械密封頻繁泄漏，嚴(yán)重威脅到裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行和操作人員人身安全，存在重大安全隱患。檢維修記錄數(shù)據(jù)顯示，圍繞該泵振動(dòng)問題，2013年3月至2014年3月1年期間按照常規(guī)檢修方法進(jìn)行了20多次維修處理，分別對(duì)其進(jìn)行了同心度校正、進(jìn)出口管線支撐加固、進(jìn)出口管線連接法蘭找正、三流道葉輪更換為五流道葉輪、葉輪擴(kuò)大平衡孔直徑以減少軸向力、更換軸承和機(jī)械密封等一系列的減振措施（表2）后，振動(dòng)問題依然沒有解決（見表3）。

三、振動(dòng)原因分析

圍繞以上熱油泵振動(dòng)問題，2013年3月至2014年3月1年期間采取一系列的減振措施后，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)問題無法解決，說明振動(dòng)不是由設(shè)備自身機(jī)械原因或是設(shè)計(jì)缺陷造成，需要從其它深層次方面去查找原因，為此做了如下的實(shí)驗(yàn)假設(shè)。

泵運(yùn)行時(shí)，前支腳振動(dòng)值為7mm/s，在出口管線的一個(gè)管線支撐腳處，打入一塊薄鋁皮板，此時(shí)振動(dòng)就下降至3.2mm/s,泵頭主支撐處原為2.2mm/s，現(xiàn)只為1.6mm/s，振值明顯下降。拆掉原打入的鋁板，振動(dòng)值又上升。其次，在泵入口段管線改變管線支撐墊（由于管線重，只盤動(dòng)1/3圈）及閥，振動(dòng)值也下降較多（降至3.2～4mm/s，有波動(dòng)），通過該項(xiàng)試驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行時(shí)管線處地基的振動(dòng)情況，基本判定泵的振動(dòng)受管線振動(dòng)的影響較大。

接著進(jìn)行振動(dòng)頻譜分析：從以下圖1～4各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)頻譜圖可知，各測(cè)點(diǎn)的主要頻率成分為3X（3倍頻）、6X、9X和2X。此泵的葉輪為3個(gè)流道，3倍頻是葉片的通過頻率，6X、9X分別為葉片通過頻率的2倍頻和3倍頻，理論研究認(rèn)為葉輪通過頻率的出現(xiàn)多見于流體或是兩種相干的頻率耦合后形成共振時(shí)出現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：綜合以上實(shí)驗(yàn)分析和頻譜分析認(rèn)為與該熱油泵連接的管線振動(dòng)頻率和泵自身激振頻率相耦合形成共振是引起該熱油泵振動(dòng)的根本原因。

表2 熱油泵P-3207/AB的故障和維修情況（2013年；數(shù)據(jù)來源于檢修記錄）

表3 熱油泵P-3207/AB維修后的振動(dòng)監(jiān)測(cè)值（2013年；數(shù)據(jù)來源于測(cè)振記錄）

圖1 測(cè)點(diǎn)3V振動(dòng)頻譜圖

圖2 測(cè)點(diǎn)3H振動(dòng)頻譜圖

圖3 測(cè)點(diǎn)4V振動(dòng)頻譜圖

圖4 測(cè)點(diǎn)4H振動(dòng)頻譜圖

四、處理措施

在找到振動(dòng)問題的根本原因后，如何有效地消除共振頻率是解決問題的核心，本文作者查閱相關(guān)技術(shù)資料，通過對(duì)比多種方案，最后決定通過增加變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來避免共振頻率產(chǎn)生來解決了這一振動(dòng)難題。

2.14年4月18日P-3207/B泵安裝變頻后，測(cè)振數(shù)據(jù)顯示：60%變頻時(shí)該泵振動(dòng)值在1.2～2.5mm/s范圍，70%變頻時(shí)振動(dòng)在2.0～3.0mm/s范圍，該泵設(shè)計(jì)流量：129m3/h,實(shí)際外送量：50～60m3/h，變頻只需控制在60%就能滿足生產(chǎn)要求，在P-3207/B改造成功的基礎(chǔ)上，2014年8月，P-3207/A泵也進(jìn)行了變頻改造，改造后振動(dòng)檢測(cè)值基本和P-3207/B一致，此變頻段泵的振動(dòng)數(shù)據(jù)見表4。

五、效益評(píng)價(jià)

1.產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

（1）P-3207/AB振動(dòng)問題解決后可實(shí)現(xiàn)長周期平穩(wěn)運(yùn)行，通過變頻調(diào)節(jié)后對(duì)應(yīng)的電流顯示值下降了30A，電機(jī)的工作電壓為380V，電機(jī)功率因素cosψ為0.9，計(jì)算其節(jié)約功率為17.77kW，電價(jià)按0.414元/kW·h計(jì)算，該機(jī)組1年運(yùn)行8000h，節(jié)約費(fèi)用為5.89萬元。

（2）根據(jù)該泵檢維修記錄數(shù)據(jù)顯示，兩臺(tái)泵振動(dòng)超標(biāo)情況下運(yùn)行基本上每一個(gè)半月大修一次，更換一次軸承費(fèi)用在1000元左右，更換一次約翰克蘭的雙端面機(jī)械密封價(jià)格在5萬元左右，第一年下來節(jié)約維修費(fèi)用為40.8萬元。

綜上，問題解決后可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益46.69萬元/年。

2.產(chǎn)生的社會(huì)效益

（1）解決了熱油泵因振動(dòng)可能帶來的各種隱患和危害，特別是著火爆炸隱患。

（2）為解決振動(dòng)問題提供了新的思考角度和方法。

（3）確保了裝置長周期運(yùn)行，為公司柴油產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)提供了可靠保證。

六、結(jié)語

通過增加變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來避免共振頻率產(chǎn)生措施實(shí)施后，振動(dòng)數(shù)據(jù)由原來的平均7.0～8.5mm/s降至1.2～2.5mm/s左右，達(dá)到了《JB/T 8541－2013容積式機(jī)械設(shè)備振動(dòng)分級(jí)》A級(jí)（優(yōu)）標(biāo)準(zhǔn)，由于振動(dòng)問題解決后，機(jī)封泄漏問題也隨之解決，目前該泵可實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行8000h以上，增加變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來避免共振頻率的產(chǎn)生為解決熱油泵的振動(dòng)問題提供了新的思考角度和方法。

表4 熱油泵P-3207/AB增加變頻后的振動(dòng)監(jiān)測(cè)值（2014年；數(shù)據(jù)來源于測(cè)振記錄）

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