呂慧敏 高偉 王越

離心泵振動(dòng)故障分析及應(yīng)對(duì)措施探討

呂慧敏1 高 偉2 王 越3

（1.樁西采油廠;2河口采油廠;3.樁西采油廠）

摘要：在油田離心泵的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中，由于電氣、機(jī)械、水力等各方面的原因以致離心泵機(jī)組產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，從而造成離心泵噪音超標(biāo)、機(jī)械密封損壞、基礎(chǔ)松動(dòng)等多種故障，本文以10SH-6A型污水外輸泵為例，對(duì)離心泵產(chǎn)生振動(dòng)的各種原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：離心泵;振動(dòng);措施

一、前言

在油田離心泵的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中，由于電氣、機(jī)械、水力等方面的原因致使離心泵機(jī)組產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，就機(jī)械因素而言主要有以下幾方面原因：電機(jī)和泵轉(zhuǎn)動(dòng)部件質(zhì)量不平衡、安裝質(zhì)量不良、機(jī)組軸線(xiàn)不對(duì)稱(chēng)、擺度超過(guò)允許值，零部件的機(jī)械強(qiáng)度和剛度較差、軸承和密封部件磨損破壞，以及泵臨界轉(zhuǎn)速出現(xiàn)與機(jī)組固有頻率一致引起的共振等，都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪音。下面針對(duì)10SH-6A型污水外輸泵現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中所出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

二、泵體振動(dòng)造成的影響

10SH-6A型污水外輸泵流量468m3/h，揚(yáng)程54m，配用功率110kW。我們運(yùn)用設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)污水外輸泵進(jìn)行了狀態(tài)檢測(cè)，根據(jù)狀態(tài)點(diǎn)檢實(shí)施指導(dǎo)及設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)，在電動(dòng)機(jī)、水泵的前后軸承處設(shè)置了水平、垂直、軸向共12個(gè)測(cè)點(diǎn)，經(jīng)檢測(cè)泵存在振動(dòng)和噪音超標(biāo)的問(wèn)題。

由于離心泵機(jī)組產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，對(duì)泵的部分零部件造成了不同程度的損壞。

1.泵基礎(chǔ)及管線(xiàn)支墩的損壞

在泵體強(qiáng)烈振動(dòng)可能導(dǎo)致泵基礎(chǔ)的斷裂、軸承約束松弛、過(guò)大的軸承間隙，地腳螺栓的松動(dòng)，在基礎(chǔ)出現(xiàn)松動(dòng)的情況下，除了產(chǎn)生轉(zhuǎn)頻振動(dòng)外，還會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)基頻的高次諧波振動(dòng)及等分?jǐn)?shù)諧和共振，使任何已有不平衡、不對(duì)中所引起的振動(dòng)問(wèn)題更加嚴(yán)重。

2.機(jī)械密封失效

曾對(duì)污水外輸泵進(jìn)行機(jī)械密封改造，將填料密封更換GABM80B-2型波紋管集裝機(jī)械密封，由于泵在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，導(dǎo)致泵機(jī)組的竄動(dòng)量、擺動(dòng)量、密封端蓋與軸相對(duì)位置和撓度等參數(shù)不能達(dá)到技術(shù)要求，所以在機(jī)械密封更換后運(yùn)行不久，便出現(xiàn)了不同程度的損壞，造成泵軸端漏失嚴(yán)重，隨后又更換為填料密封。

三、泵體振動(dòng)原因解析

3.1機(jī)械本體結(jié)構(gòu)及安裝方面的影響

由于轉(zhuǎn)子、軸承、殼體、聯(lián)軸器、密封和基礎(chǔ)等部分的結(jié)構(gòu)加工及安裝方面的缺陷，使離心泵系統(tǒng)在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，而強(qiáng)烈的振動(dòng)又往往是系統(tǒng)部件損壞的主要原因。一般常見(jiàn)的故障有聯(lián)接不對(duì)中、轉(zhuǎn)子不平衡、泵軸彎曲及部件松動(dòng)等，所以弄清這些故障形成的機(jī)理并掌握它們各自的振動(dòng)特性是進(jìn)行故障診斷的前提。

3.1.1聯(lián)軸器的安裝誤差

聯(lián)軸器用于驅(qū)動(dòng)軸和泵軸的連接，以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩，在其安裝過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)軸不對(duì)中的情況：有沿徑向的平行位移誤差和相互之間的角位移誤差。在泵類(lèi)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，勢(shì)必會(huì)造成泵軸及其支撐部件的周期性變形，出現(xiàn)軸系的強(qiáng)迫振動(dòng)，加劇了支撐軸承的磨損和密封裝置的失效。

目前污水外輸泵采用了彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其具有良好的彈性滯后性能，在工作過(guò)程中，通過(guò)蛹狀的彈性套傳遞扭矩，在一定程度上具有緩沖減振的作用，補(bǔ)償了兩軸間的相對(duì)位移，但聯(lián)軸器的彈性套容易磨損老化，使用壽命比較短，在彈性套磨損后，聯(lián)軸器對(duì)中情況發(fā)生變化，從而造成軸系的強(qiáng)迫振動(dòng)。

3.1.2 轉(zhuǎn)子不平衡

由于機(jī)械材料內(nèi)部組織密度不均或毛坯缺陷、加工及裝配中產(chǎn)生的誤差，以及設(shè)計(jì)時(shí)具有的非對(duì)稱(chēng)的幾何形狀等多種因素，所以當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，其“重心”產(chǎn)生一個(gè)離心力作用在軸承上，該力的大小隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而變化。不平衡的類(lèi)型有3種：靜不平衡、偶不平衡和動(dòng)不平衡。任何回轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時(shí)，這種離心力作用在回轉(zhuǎn)體上，使其產(chǎn)生彎曲變形。

泵軸作為泵的核心部件，不但支撐著所有套裝在軸上的零部件，而且通過(guò)軸傳遞扭矩。軸因長(zhǎng)期使用或拆卸保養(yǎng)不不到位而發(fā)生彎曲，特別是細(xì)而長(zhǎng)的軸更容易彎曲，故新軸或舊軸在拆下后應(yīng)進(jìn)行檢查，泵軸允許跳動(dòng)值如表3-2所示

3.1.3 機(jī)械部件的松動(dòng)

軸承磨損可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)松動(dòng)，此故障在檢測(cè)時(shí)首先會(huì)測(cè)到軸承磨損的跡象，然后才能出現(xiàn)軸承松動(dòng)。在大多數(shù)情況下，其垂直方向上的振動(dòng)要高于水平方向上的振動(dòng)。對(duì)于結(jié)構(gòu)松動(dòng)（彈性地基）非旋轉(zhuǎn)松動(dòng)，離心泵與基礎(chǔ)之間的松動(dòng)會(huì)使其最剛性方向上的振動(dòng)升高，通常在水平方向上，同時(shí)還取決于離心泵的安裝和布局方式。松動(dòng)既可能導(dǎo)致機(jī)器的其他故障也可能因其它故障所引起，機(jī)械部件的磨損變形、軸系的不對(duì)中、不平衡等與機(jī)械部件的松動(dòng)都是相互影響。

四、解決措施

4.1 提高離心泵安裝精度

利用百分表及表架或其他找正工具及時(shí)測(cè)量?jī)陕?lián)軸器的不同心及不平行情況，由于污水外輸泵是用于輸送一定溫度的液體，所以在聯(lián)軸器安裝對(duì)中時(shí)應(yīng)該使設(shè)備處于運(yùn)行溫度狀態(tài)，從而防止隨溫度變化而產(chǎn)生的伸縮誤差。

4.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

狀態(tài)監(jiān)測(cè)是設(shè)備預(yù)防保養(yǎng)中重要的一環(huán)，以軸承為監(jiān)控焦點(diǎn)，因?yàn)樗撬斜脵C(jī)組中最重要的旋轉(zhuǎn)零件，要求泵機(jī)組的運(yùn)行操作人員必須對(duì)軸承的故障信號(hào)保持高度的警覺(jué)，并通過(guò)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和儀器，及時(shí)監(jiān)測(cè)軸承運(yùn)行狀態(tài)，早期檢測(cè)出軸承破壞以避免由于軸承破壞所造成的非計(jì)劃性設(shè)備停機(jī)。

4.3離心泵基礎(chǔ)加固

我們對(duì)離心泵基礎(chǔ)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)要求底面的形心和整個(gè)泵機(jī)組的形心力求重合，每邊偏差小于5%，地腳螺栓必須恰當(dāng)和正確地固定在混凝土地基中，同時(shí)加大了基礎(chǔ)的底面積和重量。

4.4 加強(qiáng)生產(chǎn)運(yùn)行管理，做好離心泵運(yùn)行記錄和保養(yǎng)

平穩(wěn)控制污水罐液位和污水外輸量，保持泵的工作點(diǎn)處在穩(wěn)定狀態(tài)，防止“喘振”現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)做好泵的運(yùn)行記錄。包括運(yùn)行小時(shí)數(shù)、密封的調(diào)整和更換、更換或添加潤(rùn)滑劑以及其它維護(hù)措施。這些數(shù)據(jù)對(duì)于抽吸和排放壓力、流量、輸入功率和軸承的溫度以及振動(dòng)和噪音的定期測(cè)量提供重要的依據(jù)。