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        長輸管道360GKSN160輸油泵振動(dòng)檢測與分析

        2019-05-15 09:56:10陳佳琪
        設(shè)備管理與維修 2019年3期
        關(guān)鍵詞:輸油泵固有頻率幅值

        陳佳琪

        (中國石化銷售有限公司華南分公司,廣東廣州 511400)

        0 引言

        輸油泵作為油品輸送過程中的動(dòng)力設(shè)備,應(yīng)用在華南長輸成品油管道中的每個(gè)輸油站場。公司每年開展主輸油泵大修和保養(yǎng)等工作,但隨著主輸油泵使用年限的增加,使用過程中會(huì)出現(xiàn)各種問題,振動(dòng)是泵機(jī)組最常見的故障之一[1],輸油泵振動(dòng)會(huì)給生產(chǎn)帶來影響且有安全隱患[2],降低輸油效率[3]。因此,需要對輸油泵振動(dòng)問題進(jìn)行分析和研究。

        1 設(shè)計(jì)參數(shù)及結(jié)構(gòu)

        國產(chǎn)300GKSN160型主輸油泵進(jìn)口口徑300 mm,水平中開式,雙吸葉輪,單級設(shè)計(jì)揚(yáng)程160 m,泵轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針方向,剖面如圖1所示。

        圖1 主輸油泵結(jié)構(gòu)

        2 測點(diǎn)分布

        泵機(jī)組共有9個(gè)測點(diǎn),1#測點(diǎn)位于電機(jī)基座(圖2a),2#測點(diǎn)位于電機(jī)基座(圖2b),3#測點(diǎn)位于泵體基座(圖2c),4#測點(diǎn)位于泵體基座(圖3a),5#測點(diǎn)位于軸承座非驅(qū)動(dòng)端(圖3b),6#測點(diǎn)位于出口法蘭位置(圖3c),7#測點(diǎn)位于入口法蘭位置(圖4a),8#測點(diǎn)位于出口管道(圖4b),9#測點(diǎn)位于軸承座驅(qū)動(dòng)端(圖4c)。

        3 測試工況

        測試的采樣頻率均為2.048×103Hz,分為3組工況:

        (1)停機(jī)狀態(tài)。各測點(diǎn)的振動(dòng)情況能夠反映整個(gè)管道和當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行情況,作為參照組。

        圖2 1#,2#,3#測點(diǎn)位置

        圖3 4#,5#,6#測點(diǎn)位置

        圖4 7#,8#,9#測點(diǎn)位置

        (2)敲擊狀態(tài)。依次豎直敲擊1#~9#測點(diǎn),得到振動(dòng)曲線,并通過頻域分析,獲得1#~9#測點(diǎn)的固有頻率。

        (3)運(yùn)行狀態(tài)。入口流量分別為470 m3/h,520 m3/h和660 m3/h等3組運(yùn)行工況,采樣時(shí)間均為20 s,分別得到3種工況下的振動(dòng)時(shí)域信息,并對所有測點(diǎn)位置的振動(dòng)時(shí)域信息進(jìn)行分析,得到相應(yīng)的幅值譜。

        在實(shí)驗(yàn)的全過程中,該泵鄰近的一臺泵一直處于運(yùn)行狀態(tài),會(huì)對該泵的測試結(jié)果產(chǎn)生影響,尤其是對停機(jī)狀態(tài)和敲擊狀態(tài)測試。

        3.1 停機(jī)狀態(tài)測試結(jié)果

        選取電機(jī)基座1#測點(diǎn)、出口管道8#測點(diǎn)和軸承座驅(qū)動(dòng)端9#測點(diǎn)作為主要研究對象。將采集到的振動(dòng)信號進(jìn)行頻域分析得到相應(yīng)的幅值譜(圖5)。其中,1#測點(diǎn)幅值譜關(guān)鍵點(diǎn)為(299.5,0.001 716)、(599,0.000 5282),8#幅值譜關(guān)鍵點(diǎn)為(299.5,0.1419),9#幅值譜關(guān)鍵點(diǎn)為(299.5,0.056 01)、(599,0.031 61)。每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)均取299.5 Hz和599 Hz兩個(gè)頻率,299.5 Hz是該泵的葉頻,599 Hz是葉頻的2倍頻。

        可以看出,在此工況下,該泵的振動(dòng)主要是由與臨近泵的聯(lián)運(yùn)產(chǎn)生的。從整體分析,在299.5 Hz時(shí),1#測點(diǎn)和9#測點(diǎn)的振動(dòng)幅值都小于0.1 g,相對較小,8#測點(diǎn)振動(dòng)幅值0.1419 g,明顯大于其余兩處,一方面可能是由于管道空心、剛度較小引起的振動(dòng);另一方面則可能是支撐不合理,導(dǎo)致出口管道處的振動(dòng)偏大,但第二種可能性需要通過運(yùn)行狀態(tài)測試結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

        圖5 1#,8#,9#測點(diǎn)幅值譜

        3.2 敲擊狀態(tài)測試結(jié)果

        若輸油泵的軸頻、葉頻振動(dòng)或者泵體內(nèi)流質(zhì)激振頻率在設(shè)備的固有頻率(一階、二階固有頻率)附近,運(yùn)行過程中就會(huì)引發(fā)設(shè)備共振,導(dǎo)致振動(dòng)超限。

        由于該泵鄰近的一臺泵一直處于運(yùn)行狀態(tài),會(huì)對該組測試結(jié)果產(chǎn)生較大影響,故通過與停機(jī)狀態(tài)試結(jié)果比照,在結(jié)果中去除鄰近泵的影響。

        通過依次豎直敲擊1#~8#測點(diǎn)位置和結(jié)果分析,得到各測點(diǎn)的固有頻率(表1)。

        3.3 運(yùn)行狀態(tài)測試結(jié)果

        進(jìn)行470 m3/h,520 m3/h和660 m3/h等3組流量工況下的測試,采樣時(shí)間均為20 s。該泵的額定轉(zhuǎn)速2980 r/min(49.67 Hz),6片葉輪,即軸頻約為50 Hz,葉頻約為300 Hz。

        (1)在 470 m3/h 工況,觀察 1#~9#測點(diǎn)幅值譜,發(fā)現(xiàn) 1#~7#測點(diǎn)和 9#測點(diǎn)的關(guān)鍵頻率大多是 300 Hz,600 Hz,900 Hz,1200 Hz,1500 Hz,1800 Hz等葉頻以及葉頻的多倍頻,并且對應(yīng)的幅值都<1 g,說明這些位置的振動(dòng)不是特別劇烈;8#測點(diǎn)在1496 Hz時(shí)的振動(dòng)幅值為1.188 g,在振動(dòng)要求范圍內(nèi),不屬于振動(dòng)超高。

        (2)在 520 m3/h 工況,觀察 1#~9#測點(diǎn)幅值譜,發(fā)現(xiàn) 1#~7#測點(diǎn)和 9#測點(diǎn)的關(guān)鍵頻率依然是 300 Hz,600 Hz,900 Hz,1200 Hz,1500 Hz,1800 Hz等葉頻以及葉頻的多倍頻,并且對應(yīng)的幅值都<1g,說明這些位置的振動(dòng)不是特別劇烈;8#測點(diǎn)在1496 Hz時(shí)的振動(dòng)幅值下降至0.9573 g,較470 m3/h時(shí)下降了0.2307 g。

        表1 固有頻率測試結(jié)果

        (3)在 660 m3/h 工況,觀察 1#~9#測點(diǎn)幅值譜,發(fā)現(xiàn) 1#~7#測點(diǎn)和9#測點(diǎn)的振動(dòng)頻率分布情況大體保持不變,而出口管道處8#測點(diǎn)振動(dòng)情況進(jìn)一步緩解,與其余8個(gè)測點(diǎn)振動(dòng)水平基本一致,說明從520 m3/h加大到660 m3/h后,隨著流量的增加,流量值更加接近設(shè)計(jì)工況,振動(dòng)減小。

        4 結(jié)論與建議

        通過對3組測試結(jié)果的處理和分析,發(fā)現(xiàn)輸油泵振動(dòng)的主要頻率是該泵的葉頻以及葉頻的多倍頻。

        (1)停機(jī)狀態(tài)測試結(jié)果表明鄰近泵的運(yùn)行對測試泵的測試結(jié)果產(chǎn)生影響,測試泵背景噪聲的主要頻率成分是鄰近泵運(yùn)行產(chǎn)生的葉頻(300 Hz),并且由于2臺泵距離很近,振動(dòng)幅值較大,對測試泵振動(dòng)的測量有較明顯的影響。

        (2)敲擊狀態(tài)測試結(jié)果表明通過對8個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行敲擊實(shí)驗(yàn),基本可測出其固有頻率,其中,1#~4#測點(diǎn)和6#,7#測點(diǎn)的敲擊固有頻率與泵的軸頻、葉頻并無明顯重合跡象,5#和8#測點(diǎn)的敲擊固有頻率中存在300 Hz成分,但通過進(jìn)一步分析,確定此頻率成分來源于鄰近泵的振動(dòng)。通過以上分析,可基本排除軸頻、葉頻引發(fā)設(shè)備共振的可能性。

        (3)運(yùn)行狀態(tài)測試9個(gè)測點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)顯示,振動(dòng)的主要頻率成分是 100 Hz,300 Hz,600 Hz,900 Hz,1200 Hz,1500 Hz,1800 Hz等葉頻以及葉頻多倍頻,其中1#~7#測點(diǎn)、9#測點(diǎn)主要振動(dòng)頻率的幅值均<1 g,在正常范圍內(nèi)。8#測點(diǎn)主要振動(dòng)頻率成分是1498 Hz,即葉頻的 5倍頻,其對應(yīng)幅值在(0.3~1)g范圍內(nèi),隨著3組工況流量的增大,振動(dòng)幅值越來越小,說明出口管道處振動(dòng)狀態(tài)在正常范圍內(nèi)。

        由于振動(dòng)主要頻率成分多出了100 Hz的頻率成分,考慮是轉(zhuǎn)子問題導(dǎo)致,如轉(zhuǎn)子角度不對中、平行不對中、復(fù)合不對中、轉(zhuǎn)子剛度不對稱等問題。鑒于此種情況,建議現(xiàn)場使用該型泵時(shí),為避免振動(dòng)問題的產(chǎn)生,從安裝到使用過程中,要注意轉(zhuǎn)子的安裝和維護(hù)。

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