石奇峰

（中國石油遼陽石化公司尼龍廠，遼寧 遼陽 111003）

1 概述

遼陽石化公司尼龍廠醇酮車間新醇酮裝置低壓驟冷泵P2401B由吉林省宇琦泵業(yè)有限公司制造，該泵為單級懸臂式離心泵，型號80PHP315，機械密封形式為單端波紋管機械密封，型號DBM50B-1，介質為洗滌油，工作溫度25℃，入口壓力常壓，出口壓力0.9MPa，流量為116m3/h，揚程86m，由電機驅動，電機型號YB250M-2W，功率55kW，轉速2970r/min。該泵軸承箱驅動端為一對7308軸承背靠背安裝，主要承受軸向作用力，非驅動端為1套NU308軸承，主要承受徑向作用力。機泵振動監(jiān)測簡圖參見圖1，監(jiān)測點1～6位置分別為電機垂直，電機水平，軸承箱驅動端垂直，軸承箱驅動端水平，軸承箱非驅動端垂直，軸承箱非驅動端水平。

圖1 離心泵振動監(jiān)測簡圖

2 離心泵振動超標現(xiàn)象描述

2019年11月20日，P2401B泵啟動運行時噪音較大，觀察泵出口壓力為0.9MPa，工藝流量滿足生產(chǎn)需求。使用測振儀對機泵各軸承振值進行測量，測量數(shù)據(jù)參數(shù)見表1，由表1可以發(fā)現(xiàn)，電機振動情況正常，而機泵軸承箱水平和垂直振值都超標，超過公司要求4.5mm/s。軸承箱水平兩測點振值不穩(wěn)定，在某個區(qū)間波動，軸承箱垂直兩測點相對水平振值更高，振值相對穩(wěn)定。機泵振動超標是造成密封泄漏、軸承、軸等部件損壞的重要原因，極易導致機泵故障停機。因此，及時找出振動原因，采取應對措施，對機泵平穩(wěn)運行具有重要意義。

表1 機泵振動數(shù)值

3 振動超標原因分析

為探求P2401B泵的振動原因，分別對泵的軸承狀態(tài)、聯(lián)軸器對中、轉子動平衡，地腳螺栓松緊度、出入口管線應力五個方面進行了分析。

3.1 軸承狀態(tài)

P2401B泵軸承箱驅動端為一對角接觸軸承，型號7308，非驅動端為一套圓柱滾子軸承，型號NU308。為了探明機泵軸承狀態(tài)，使用型號為LQ102軸承狀態(tài)檢測儀對泵軸承進行診斷，根據(jù)滾動軸承檢測理論，滾動軸承的故障頻率集中在高頻范圍，LQ方法是測量600Hz～10kHz頻帶的振動并將所有由機械故障如不平衡和不對中引起的振動過濾，機泵功率、轉速和軸承尺寸對LQ值幾乎沒有影響，所以LQ法能夠精確地判斷軸承狀態(tài)，當LQ值＜1時，軸承狀態(tài)良好；當1＜LQ值＜2時，需要加注潤滑油改善潤滑狀態(tài)；當LQ值＞2時，軸承狀態(tài)較差，需要更換軸承。而檢測結果顯示，驅動端軸承LQ值為2.3，非驅動端軸承LQ值為2.1，軸承LQ值均＞2，說明軸承箱兩側軸承狀態(tài)差。對機泵軸承箱進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)角接觸軸承輕度磨損，徑向軸承保持架損壞。軸承磨損造成軸承內外圈間隙增大，轉子部件發(fā)生偏心運行，從而導致機泵振動值增大。

3.2 聯(lián)軸器對中

P2401B泵采用雙膜片聯(lián)軸器，雙膜片聯(lián)軸器是一種高性能的金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器，具有結構緊湊、強度高、壽命長、補償能力強等優(yōu)點。使用激光找正儀對機泵對中情況進行檢測，檢查結果為垂直方向：平行偏差0.5mm，角度偏差0.1mm/100mm；水平方向：平行偏差0.4mm，角度偏差0.25mm/100mm。按照檢修規(guī)范要求，平行偏差0.05mm以內，角度偏差0.05mm/100mm以內，檢測結果表明，機泵聯(lián)軸器對中超出正常范圍。聯(lián)軸器對中不良將產(chǎn)生附加彎矩，給軸承增加附加載荷，致使軸承間的負荷重新分配，形成附加激勵，引起機泵強烈振動，嚴重時導致軸承和聯(lián)軸器損壞，地腳螺栓斷裂或扭彎、油膜失穩(wěn)、轉軸彎曲、轉子與定子間產(chǎn)生磨碰等嚴重后果。因此，要及時處理不對中故障確保機泵正常運行。

3.3 轉子動平衡

使用型號CSI2140頻譜分析儀對機泵運行狀態(tài)進行分析，在頻譜圖中，諧波能量集中于工頻和二倍頻，并且會出現(xiàn)較小的高次諧波，二倍頻表示轉子不對中，而工頻則是典型不平衡癥狀，說明機泵轉子不平衡。用百分表測量軸頭徑向跳動值，最大處為0.015mm，根據(jù)規(guī)范，軸徑40mm跳動值0.05mm以內為合格，說明軸沒有彎曲。檢查葉輪，沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕、開裂，磨損等異常情況。結合頻譜分析及機泵振動特點，確定不平衡位置集中在聯(lián)軸器附近，對聯(lián)軸器進行檢查，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器連接螺栓磨損嚴重，且螺栓上彈簧墊安裝不對稱，判斷由于螺栓磨損及彈簧墊安裝不對稱造成轉子不平衡。機泵在運轉過程中，由于不平衡導致轉子形成周期性離心力，在軸承上產(chǎn)生動載荷，從而引起機泵振動值增大。

3.4 地腳螺栓松緊度

由機泵振動數(shù)值可以看出，機泵垂直方向振值比水平振值高，初步判斷地腳螺栓可能出現(xiàn)松動現(xiàn)象。對電機、軸承箱支架、泵體地腳螺栓松緊度進行檢查，結果發(fā)現(xiàn)軸承箱支撐架螺栓松動，軸承箱支架位于軸承箱驅動端下方，對驅動端軸承影響最明顯，對非驅動端軸承影響相對減小，所以驅動端垂直振值高于非驅動端。因此，判斷軸承箱支撐架螺栓松動是導致軸承垂直方向振值增大的重要原因。

3.5 出入口管線應力

檢查機泵出入口管線支撐，此時，正值冬季，北方寒冷的天氣造成基礎沉降不均，管線支撐已經(jīng)脫離地面，將機泵出入口法蘭口斷開，在自由狀態(tài)下，入口法蘭偏口10mm，出口法蘭偏口20mm，說明出入口管線對機泵存在應力，應力作用會影響機泵整體受力情況，影響軸承、機械密封受力，加速軸承以及機械密封的損壞，造成機泵振動增大。

4 采取措施

4.1 更換軸承

對機泵進行解體，更換7308軸承2套，NU308軸承1套，采用熱裝法裝配軸承，檢查軸承座與軸承配合間隙符合要求，調整軸承壓蓋與軸承端面間隙，控制在0.02～0.06mm，確保檢修符合規(guī)范。

4.2 調整聯(lián)軸器對中

使用激光找正儀對機泵聯(lián)軸器對中進行調整，調整后垂直方向：平行偏差0.01mm，角度偏差0.01mm/100mm；水平方向：平行偏差0.02mm，角度偏差0.01mm/100mm，符合規(guī)范要求，徹底消除對中不良對機泵運行的影響。

4.3 消除轉子不平衡

將聯(lián)軸器螺栓全部更換，螺栓彈簧墊對稱布置，并使用型號CSI2140頻譜分析儀對機泵進行在線動平衡實驗，根據(jù)頻譜圖確定不平衡位置及不平衡量，最終在聯(lián)軸器螺栓上加配重3.2g調整墊片，消除轉子不平衡。

4.4 緊固地腳螺栓

在軸承箱支撐架螺栓上增加防松墊片后進行緊固，并定期對地腳螺栓松緊度進行檢查，強化員工巡檢質量，增加機泵振值監(jiān)測頻次。防止機泵運行過程中由于螺栓松動造成機泵振值增加。

4.5 消除管線應力

通過在出入口管線支撐增減墊鐵的方式，調整管線支撐，消除出入口管線對機泵的應力。計劃在停車檢修時，在出入口管線支撐上增加可調節(jié)彈簧支架，消除基礎沉降不均對出入口管線的影響，避免產(chǎn)生管線應力。通過以上五項措施，啟動機泵后軸承箱振值大幅下降，均在4.5mm/s以下，運轉24小時，測量各軸承振動數(shù)值均正常，機泵振動超標治理成功。表2為采取措施后各軸承振值數(shù)據(jù)，可以看出，采取措施后，機泵各軸承振值均有所下降，達到良好的運行狀態(tài)。

表2 采取措施前后機泵振值數(shù)據(jù)表

5 結語

振動超標是離心泵常見故障之一，振動的發(fā)生往往由多重因素和多種原因共同作用導致，當離心泵振動超標時，必須采用科學的技術手段，結合實際經(jīng)驗和理論分析，將機泵振動機理分析和實際檢測數(shù)據(jù)緊密結合，確定振動故障所有原因，并采取合理的處理措施，才能使機泵恢復正常運行狀態(tài)。