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        延遲焦化裝置除焦高壓水泵振動(dòng)超標(biāo)的原因及對策

        2019-06-17 03:39:14
        石油化工腐蝕與防護(hù) 2019年2期
        關(guān)鍵詞:動(dòng)平衡軸瓦殼體

        (中海油東方石化有限責(zé)任公司,海南 東方 572600)

        振動(dòng)是評價(jià)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行可靠性的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。振動(dòng)超標(biāo)可能引發(fā)軸承等零部件的損壞、泵軸斷裂、附件管路螺栓松動(dòng)、基礎(chǔ)裂紋或電機(jī)損壞、設(shè)備能耗增大和機(jī)械密封泄漏著火等一系列次生事故,威脅生產(chǎn)裝置安全運(yùn)行[1-2]。

        1 高壓水泵運(yùn)行參數(shù)和材質(zhì)

        某石化企業(yè)高壓水泵作為延遲焦化裝置除焦系統(tǒng)的核心設(shè)備,其設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)見表1,設(shè)備材質(zhì)見表2。其主要作用是為水力除焦系統(tǒng)提供大流量、高壓力的水流,驅(qū)動(dòng)切焦器等設(shè)備進(jìn)行水力除焦,為延遲焦化焦炭塔預(yù)熱、生焦等后續(xù)工藝操作提供條件。

        表1 高壓水泵120設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)

        表2 高壓水泵120設(shè)備材質(zhì)

        2 高壓水泵120A出現(xiàn)的問題

        2011年4月13日至5月14日開工前負(fù)荷試運(yùn)期,延遲焦化裝置除焦高壓水泵120A,后軸瓦(X,Y向)振幅均在56 μm以下;2011年5月15日至10月31日開工正式除焦前5個(gè)月,其后軸瓦振動(dòng)在62~68 μm;從第6個(gè)月后軸承振動(dòng)值上升到70 μm;到11月20日后,軸瓦振動(dòng)上升至93 μm(Y向)。與軸瓦振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)值72 μm相比嚴(yán)重超標(biāo)。經(jīng)過外部頻譜檢測,發(fā)現(xiàn)主要是一倍頻過高,懷疑動(dòng)平衡不好或內(nèi)部有摩擦現(xiàn)象[3]。

        3 高壓水泵120A檢修檢查情況

        2012年2月16至21日對泵120A進(jìn)行了解體檢修。

        3.1 軸彎曲及晃動(dòng)度檢查

        對軸彎曲及晃動(dòng)度檢查,數(shù)據(jù)都在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

        3.2 口環(huán)間隙檢查

        對出入口口環(huán)間隙進(jìn)行測量,入口口環(huán)間隙為0.50~0.63 mm;出口口環(huán)間隙為0.48~0.56 mm,平衡鼓與平衡套間隙為0.55 mm。同時(shí)發(fā)現(xiàn)平衡鼓與平衡套有摩擦現(xiàn)象。平衡鼓下部有明顯的磨損痕跡,深度為0.2~0.8 mm,見圖1。

        圖1 泵120A平衡鼓磨損照片

        3.3 軸及大蓋的同心度檢查

        檢查發(fā)現(xiàn),軸與前后軸瓦下部間隙偏小,前后軸瓦存在磨損痕跡。檢修前,前軸抬起高度0.20 mm,后軸抬起高度為0.10 mm。檢修后,前軸抬起高度0.25 mm,后軸抬起高度為0.23 mm。

        3.4 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡檢查

        檢查發(fā)現(xiàn)動(dòng)平衡存在問題,泵120A轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及試機(jī)記錄數(shù)據(jù)見表3。

        表3 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及試機(jī)記錄數(shù)據(jù)

        注:不平衡質(zhì)量5.0 g為合格。

        4 后軸瓦振動(dòng)超標(biāo)原因分析

        4.1 運(yùn)行工況惡劣和頻繁開啟

        除焦高壓水泵流量大、揚(yáng)程高,間歇運(yùn)行[4],操作介質(zhì)除焦水含焦粉顆粒,16~24 h至少啟動(dòng)一次。每次運(yùn)行至少經(jīng)歷一次回流—預(yù)沖—鉆孔—預(yù)沖—切焦—預(yù)沖—回流變化操作,操作壓力、流量大范圍變化,除焦過程運(yùn)行參數(shù)見表4。高壓泵頻繁開停,周期性切換,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子頻繁產(chǎn)生軸向竄動(dòng),并頻繁升降。頻繁的轉(zhuǎn)子竄動(dòng)及升降引發(fā)前后軸瓦、平衡鼓下部磨損[5]。

        表4 高壓水泵120A和B運(yùn)行參數(shù)

        4.2 無高點(diǎn)排空

        由于泵出口管線無高點(diǎn)排空,每次開泵前只能通過泵體底部排空排出空氣,泵內(nèi)氣體無法排凈,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子、內(nèi)殼體氣蝕加劇(見圖2),增加轉(zhuǎn)子不平衡度及振動(dòng)磨損。

        圖2 內(nèi)殼體氣蝕

        4.3 殼體與軸承箱不同心

        殼體與軸承箱不同心使平衡鼓與平衡套有摩擦,其主要原因是軸承箱定位銷孔與螺栓孔局部重合,不能實(shí)現(xiàn)定位作用。軸承箱緊固螺栓扭矩不夠,使軸承箱下墜,平衡鼓與平衡套有摩損現(xiàn)象。

        4.4 軸與軸瓦間隙大

        檢修發(fā)現(xiàn),高壓水泵120A前后軸與軸瓦間隙超過標(biāo)準(zhǔn)值(見表5)。

        表5 泵120A前后軸瓦與軸的間隙

        4.5 葉輪缺陷

        葉輪缺陷主要有:葉輪加工質(zhì)量控制不好,存在偏心問題;輸送的液體帶有焦粉顆粒,流道受到?jīng)_刷腐蝕;葉輪的葉片數(shù)、出口角、包角、喉部隔舌與葉輪出口邊的徑向距離等存在問題。在使用中,葉輪口環(huán)與泵體口環(huán)之間、級間襯套與隔板襯套之間,由最初的碰摩,逐漸變成機(jī)械摩擦,導(dǎo)致磨損,這些將會(huì)加劇泵的振動(dòng)[6]。

        4.6 軸瓦油膜振蕩

        油膜振蕩是軸頸渦動(dòng)頻率與自振頻率相重合時(shí)的激烈共振現(xiàn)象,具有發(fā)生突然、振幅瞬高、振動(dòng)猛烈、短時(shí)油膜破裂和易引發(fā)軸瓦與軸頸的干摩擦等特點(diǎn)[7]。

        出廠安裝軸承間隙不合適、軸瓦設(shè)計(jì)參數(shù)不當(dāng)、軸承負(fù)載不均、軸瓦過渡磨損后間隙增大以及諸如氣蝕、頻繁開停等外界因素,均可激發(fā)油膜振蕩,導(dǎo)致軸瓦振動(dòng)超標(biāo)。

        5 后軸瓦振動(dòng)超標(biāo)問題的解決

        找到問題根源后,通過更換泵120A前后軸瓦,調(diào)整殼體與軸承箱同心度,調(diào)整轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡等措施確保動(dòng)平衡合格;泵出口管線增加高點(diǎn)排空,開泵前排除泵內(nèi)空氣,以防止氣蝕。

        2012年2月車間組織鉗、電、儀、廠家聯(lián)合試車,按正常程序啟動(dòng)P120A在C101B內(nèi)除焦,啟動(dòng)、預(yù)沖、鉆孔、切焦、切換全過程檢測各運(yùn)行參數(shù),參數(shù)顯示后軸瓦(Y向)振動(dòng)均在46~52 μm、溫度在41~50 ℃,其他各運(yùn)行參數(shù)正常,頻譜檢測及振動(dòng)位移正常。

        6 結(jié) 語

        運(yùn)行工況惡劣、頻繁開啟,設(shè)計(jì)缺陷、無高點(diǎn)排空、易造成轉(zhuǎn)子氣蝕,殼體與軸承箱不同心;軸與軸瓦間隙大和軸瓦油膜振蕩等都是除焦高壓水泵振動(dòng)超標(biāo)的主要原因。通過檢修更換軸瓦、調(diào)整殼體與軸承箱同心度、調(diào)整轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡等措施確保動(dòng)平衡;增加泵出口管線增加高點(diǎn)排空、開泵前排除泵內(nèi)空氣從而解決了高壓振動(dòng)超標(biāo)的問題,消除了安全隱患。

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