趙美玲

摘 要：本文以某石化公司煉油廠常減壓裝置在運(yùn)行中，減壓塔減底泵振動(dòng)故障為例進(jìn)行分析，對(duì)該故障出現(xiàn)的原因以及改造措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：煉油廠；減底泵；故障分析；改造

概況

某石化公司煉油廠常減壓裝置減壓塔底泵，為雙級(jí)雙支承BB2型離心泵，轉(zhuǎn)速2950r/min，功率184kW。共配置兩臺(tái)油泵，運(yùn)行中一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。裝置運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)泵長(zhǎng)期振值超標(biāo)（見(jiàn)表1）振值處于D區(qū)，多次找正情況仍不理想。該泵在裝置中屬于重要設(shè)備，如果長(zhǎng)期超振不處理將對(duì)裝置的穩(wěn)定、安全運(yùn)行帶來(lái)一定隱患。

1、泵的結(jié)構(gòu)與參數(shù)

雙級(jí)雙支承BB2型減底泵，屬于半開(kāi)式臥式雙級(jí)懸臂離心泵，主要包含泵軸、本體、前泵蓋、雙吸葉輪、前托架部件、后泵蓋、后托架部件等構(gòu)成。泵結(jié)構(gòu)為垂直吸入垂直排出，葉輪采用閉式設(shè)計(jì)，為兩端支承式離心泵，采用水平中心線支承方式對(duì)泵殼徑向部分進(jìn)行安裝，對(duì)徑向力利用雙蝸室進(jìn)行平衡。該泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為240m，額定流量設(shè)計(jì)為245m3/h，汽蝕性能6.2m，泵吸入口壓力設(shè)計(jì)為-0.0002 MPa。

2、故障原因分析

轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備中，振動(dòng)現(xiàn)象比較常見(jiàn)。對(duì)于雙級(jí)雙支承BB2型離心泵而言，導(dǎo)致振動(dòng)產(chǎn)生的原因有很多，主要有機(jī)泵中心線不對(duì)中、泵墊鐵或地腳螺栓松動(dòng)、泵軸彎曲、軸承間隙過(guò)大、轉(zhuǎn)子不平衡、臨界轉(zhuǎn)速、泵內(nèi)構(gòu)件松動(dòng)、水力不平衡及泵抽空等因素。針對(duì)以上原因分析，從制造環(huán)節(jié)中，對(duì)該流程泵進(jìn)行試驗(yàn)與校對(duì)，未發(fā)現(xiàn)裝配、制造及使用中存在不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，并且配置的兩臺(tái)泵均出現(xiàn)同樣振值超標(biāo)的問(wèn)題。所以，采用排除法，導(dǎo)致針對(duì)的原因可能是泵抽空或水力不平衡引起。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，實(shí)際工藝介質(zhì)運(yùn)行流量為110m3/h，低于設(shè)計(jì)流量，存在運(yùn)行中流量過(guò)小的問(wèn)題，造成水力不平衡。同時(shí)，泵在額定流量為140m3/h時(shí)，汽蝕性能為5.1m，在溫度影響下，介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生汽化壓力，汽蝕余量?jī)H為5.3-6.2m，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求不符，在低液位或大流量情況下，裝置的汽蝕性能會(huì)進(jìn)一步下降，表現(xiàn)為隨著流量的增大，設(shè)備的振動(dòng)幅度增加，并且持續(xù)惡化。

2.1故障表現(xiàn)

以減底泵110t/h的處理量進(jìn)行研究，顯示處于不合格運(yùn)行狀態(tài)下。通過(guò)頻譜分析，顯示與工頻及其它諧頻相比，四倍頻的葉片通過(guò)頻率幅值最大。

2.2原因分析

該泵原設(shè)計(jì)參數(shù)揚(yáng)程240m，額定流量設(shè)計(jì)為245m3/h，但是實(shí)際運(yùn)行流量?jī)H為110m3/h。通過(guò)頻譜監(jiān)測(cè)，在此參數(shù)下，四倍頻葉片通過(guò)頻率的振動(dòng)頻率時(shí)，機(jī)組振幅最大。在200Hz振幅時(shí)，該泵葉輪葉片數(shù)為4片，即4倍頻，這就證實(shí)了泵振動(dòng)的原因是由于泵的水力不平衡引起。按照水泵原理，如果泵的實(shí)際運(yùn)行工況處于設(shè)計(jì)工況以外范圍，其徑向力不平衡，與設(shè)計(jì)工況點(diǎn)越大，徑向不平衡力就越大。如果實(shí)際運(yùn)行中流量比設(shè)計(jì)流量小，類似于擴(kuò)散管內(nèi)流體動(dòng)壓力緩慢增大。此外，流入壓水室葉輪出口的絕對(duì)速度，實(shí)際流量越小，該絕對(duì)速度越大，并且方向也發(fā)生改變。壓水室內(nèi)的液流與次液流相遇時(shí)，因?yàn)榉较蚺c速度的不同，會(huì)產(chǎn)生撞擊損失。同時(shí)在撞擊時(shí)，葉輪內(nèi)流出液體的速度降低，動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，導(dǎo)致壓水室內(nèi)液體壓力增大。在撞擊過(guò)程中同時(shí)消耗掉一部分動(dòng)能。在徑向力產(chǎn)生的原因中，葉輪流出液體的動(dòng)反力對(duì)葉輪的作用也是主要原因。因?yàn)樵摫脤?shí)際運(yùn)行中，并不處于設(shè)計(jì)流量點(diǎn)，所以在葉輪軸上，壓力并不是對(duì)稱分布的。所以，壓水室壓力、流出葉輪液體的速度均不對(duì)稱，出現(xiàn)壓力小的地方流速大，壓力大的地方流速小的情況，并且方向相反。通常認(rèn)為徑向力是上述兩個(gè)力的合力，所以水力不平衡是導(dǎo)致該泵出現(xiàn)振動(dòng)的根本原因。對(duì)于泵體為雙蝸殼結(jié)構(gòu)的泵來(lái)說(shuō)，其徑向平衡力理論上是可平衡的，但是由于制造過(guò)程中存在影響因素，通常不平衡徑向力都會(huì)有殘余。通過(guò)相關(guān)研究顯示，雙蝸殼結(jié)構(gòu)泵在設(shè)計(jì)流量的50%左右時(shí)，比單蝸殼泵徑向力小2/3至3/4。

3、改造方案與結(jié)果

為了對(duì)該泵存在的振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行解決，對(duì)葉輪重新設(shè)計(jì)，葉輪安裝尺寸不變，保證該泵的揚(yáng)程為240m，額定流量為110m3/h，確保該泵運(yùn)行時(shí)，處于設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，可有效降低徑向力?？紤]到流量減少以后，葉片通過(guò)頻率、脫硫減少及葉輪流道的變化等需求，設(shè)計(jì)改造新葉輪時(shí)，應(yīng)用兩段變曲率的大出口角葉輪，包含五個(gè)葉片，通過(guò)對(duì)新葉輪進(jìn)行測(cè)試，顯示泵的振動(dòng)幅度大幅下降，完全滿足生產(chǎn)需求，并且在流量為110m3/h時(shí)，垂直方向、水平方向泵的振動(dòng)幅度均大幅降低，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4、結(jié)論

該泵由于徑向力不平衡導(dǎo)致振動(dòng)發(fā)生，一般情況下，在揚(yáng)程較高、轉(zhuǎn)速較低的離心泵中，如果與設(shè)計(jì)工況偏離過(guò)大，運(yùn)行中就會(huì)出現(xiàn)噪聲、振動(dòng)超標(biāo)的情況。對(duì)此類問(wèn)題進(jìn)行解決中，可對(duì)泵的型號(hào)重新選擇，確保運(yùn)行參數(shù)匹配；也可以改造葉輪，對(duì)振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行解決。本文針對(duì)雙支承BB2型減底泵振動(dòng)問(wèn)題，通過(guò)葉輪改造，有效的解決了振動(dòng)幅度過(guò)大的問(wèn)題，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)運(yùn)行檢測(cè)，機(jī)泵運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性均得到提升，降低了后期維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，并且在惡劣工作條件下也能較好的運(yùn)行。

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