PS裝置真空泵振動原因分析與處理

楊永平

（中國石化廣州分公司，廣東 廣州 510726）

一、存在問題

中國石化廣州分公司聚苯乙烯裝置脫揮器真空系統(tǒng)中有八臺進口的高轉(zhuǎn)數(shù)羅茨式真空泵，2005年2月以來多次出現(xiàn)振動大、噪聲大、電機過載等現(xiàn)象。拆檢后發(fā)現(xiàn)殼體表面有劃傷，轉(zhuǎn)子葉片表面有粘連損傷。

1.工藝流程簡介

脫揮真空系統(tǒng)由三級真空泵串聯(lián)在一起工作達到所需的真空度要求，三級真空指標分別為7kPa、1.3kPa、0.13kPa。單生產(chǎn)線示意圖見圖1。

2．真空泵具體參數(shù)

表1是聚苯乙烯真空泵技術(shù)參數(shù) (制造廠：BROOK/HEHSEN)。

二、原因分析

1．影響羅茨真空泵負荷偏大的因素

（1）上游系統(tǒng)對真空泵工作狀況的影響：

從脫揮器出來的氣相介質(zhì)需要經(jīng)過冷凝，回收冷凝液并維持脫揮器的真空度，不凝氣由真空泵抽走維持系統(tǒng)所需要的真空度，冷凝效果不好使得不凝氣的流量增加及溫度上升，導致真空泵B7的工作狀態(tài)惡化，進一步影響了真空泵B4的工作狀態(tài)。這一點在臨近裝置停工大修期或高溫季節(jié)中特別明顯，夏季是真空泵故障頻發(fā)季節(jié)。

（2）噴射真空泵效能降低的影響：

在真空脫揮系統(tǒng)中所有設備材質(zhì)均為碳鋼，噴射液在正常使用過程中呈酸性，真空系統(tǒng)泵在正常使用過程中，不可避免地出現(xiàn)因泵體內(nèi)腐蝕，泵送壓力和流量達不到要求。另外，噴射液噴嘴沖蝕再加上夏天換熱器E7冷卻效果差，導致循環(huán)液溫度高，這樣就降低了噴射真空泵抽真空的能力，造成噴射真空泵、羅茨真空泵、真空接力泵的三級效能分配不合理，后兩級的羅茨真空泵、真空接力泵的負荷偏大（見表2）。

表1 聚苯乙烯真空泵技術(shù)參數(shù)

表2 B7、B4進出口壓力 kPa

2.產(chǎn)生振動超標和噪聲的原因

（1）真空接力泵的負荷偏大：

真空泵出入口兩側(cè)的壓差，產(chǎn)生了振動和噪聲。這是由羅茨式真空泵的脈動特性決定的，在出入口兩端壓差過大的情況下，加劇了運行中真空泵的振動和噪聲。

（2） 噴淋效果差：

羅茨真空泵入口噴入乙苯，在轉(zhuǎn)子與汽缸之間形成液封，這樣即減少泄漏、提高容積效率，又可以除去部分真空泵本體的熱量。但過量的乙苯會使噴淋液霧化不好，產(chǎn)生氣液夾帶，沖擊風機轉(zhuǎn)子，在直葉轉(zhuǎn)子空腔內(nèi)積累了噴淋液，影響動不平衡，加劇了直葉轉(zhuǎn)子的振動（設備檢修后開車振動值見表3）。

3.真空泵轉(zhuǎn)子與殼體發(fā)生損壞及跳車的原因

（1） 羅茨真空泵轉(zhuǎn)子與殼體材料不同，熱膨脹系數(shù)也不同。在羅茨真空泵入口噴淋的乙苯過少起不到應有的作用，這會造成出口溫度超溫，各部間隙發(fā)生變化，產(chǎn)生貼合摩擦現(xiàn)象，引發(fā)劇烈和超負荷跳車（正常轉(zhuǎn)子尺寸及間隙見圖2）。

（2） 原設計羅茨真空泵固定端用波紋彈性墊與彈性擋圈（見圖3） 調(diào)整預留間隙，由于彈性擋圈的開口間隙較大，預留間隙較難調(diào)整。軸承定位設計的不合理引起了轉(zhuǎn)子軸向定位性差，發(fā)生轉(zhuǎn)子與殼體端板相摩擦，端板上出現(xiàn)摩擦熱裂紋，將引起超負荷跳車。

（3） 與羅茨真空泵體連接的出入口管為剛性連接，存在管道應力，連接后引起機殼變形，使羅茨真空泵內(nèi)各部間隙發(fā)生變化，運行后發(fā)生轉(zhuǎn)子與殼體間隙過小相摩擦粘連、劃傷的現(xiàn)象。

三、解決問題的措施

（1） 對E6、E7、E8換熱器進行管束清洗，提高換熱效率。

（2） 修復真空系統(tǒng)泵P-7A/B泵，恢復其泵應有的噴射液壓力和流量。

（3） 更換噴射真空泵，改換材質(zhì)，提高和改善泵抽真空的性能。

（4）在羅茨真空泵入口乙苯噴淋管線上加裝流量計，控制噴入乙苯的量，將出口溫度穩(wěn)定控制在60℃，增加操作的精準度。

（5） 冬季操作時，滿足真空度的情況下，打開旁路閥以降低真空泵的負荷。

圖2 轉(zhuǎn)子尺寸及各處間隙

表3 真空泵設備檢修后振動值 mm/s

圖3 轉(zhuǎn)子軸承部位裝配圖

（6）全面檢測殼體、轉(zhuǎn)子、端板上的軸承孔的幾何尺寸及形變，殼體、轉(zhuǎn)子著色探傷檢查有無裂紋。

（7）將波紋彈性墊改為平墊圈，根據(jù)機殼與轉(zhuǎn)子的端面應預留的間隙，在軸承外圈與平墊圈之間預留0.1mm的間隙。

（8）在真空泵的進出口處加裝膨脹節(jié)以消除管道應力。

（9）保持噴射液為中性，定期檢測循環(huán)噴射液，優(yōu)化中和方法，減少對設備的沖蝕損壞。

上述所采取的措施達到了預期的效果，整改后八臺真空泵運行平穩(wěn)，滿足了生產(chǎn)的要求，并在夏季高溫季節(jié)中通過了考驗。