導(dǎo)熱油泵振動(dòng)值超標(biāo)原因分析及整改措施

黃紅俊，張朋崗，趙新奎

（中國(guó)石油塔里木油田公司天然氣事業(yè)部，新疆庫(kù)爾勒 841000）

0 引言

迪那作業(yè)區(qū)是西氣東輸一線的重要?dú)庠吹刂唬靥幮陆畮?kù)車(chē)縣境內(nèi)，東南距輪臺(tái)縣46 km，西南距庫(kù)車(chē)縣74 km，地面海拔（1000～2000）m。迪那油氣處理廠導(dǎo)熱油系統(tǒng)有3臺(tái)AURA公司制造的爐子和4臺(tái)導(dǎo)熱油循環(huán)泵，如果將導(dǎo)熱油比作石油工業(yè)油氣處理裝置的血液，那么導(dǎo)熱油泵就是心臟，給血液流動(dòng)提供動(dòng)力，屬于關(guān)鍵設(shè)備。迪那導(dǎo)熱油泵于2009年底安裝調(diào)試投產(chǎn)運(yùn)行（3用1備），運(yùn)行平穩(wěn)。2016年開(kāi)始出現(xiàn)部分泵振動(dòng)趨勢(shì)逐漸增大，嚴(yán)重影響了正常安全生產(chǎn)。

1 導(dǎo)熱油泵振動(dòng)值異常增大原因分析

1.1 導(dǎo)熱油循環(huán)泵概況

迪那油氣處理廠導(dǎo)熱油系統(tǒng)共有4臺(tái)導(dǎo)熱油循環(huán)泵（2用2備），位號(hào)分別為P-4101A，P-4101B，P-4101C和P-4101D。4臺(tái)導(dǎo)熱油循環(huán)泵為同類(lèi)型、同型號(hào)機(jī)泵，安裝方式是整體撬裝結(jié)構(gòu)（圖1）。

機(jī)泵為WEG（萬(wàn)高）公司生產(chǎn)的ETANORM SYA 80-250，由電機(jī)和懸臂泵組成。電機(jī)型號(hào)為280S/M-2，額定功率75 kW，電壓380 V，額定電流134 A，轉(zhuǎn)速2970 r/min，頻率50 Hz。泵的流量為220 m3/h，額定揚(yáng)程85 m，轉(zhuǎn)速2900 r/min，工作溫度220℃。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組

1.2 導(dǎo)熱油循環(huán)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

自2015年2月開(kāi)始，A，B和D導(dǎo)熱油循環(huán)泵振動(dòng)趨勢(shì)開(kāi)始變大，均超過(guò)正常值，振動(dòng)值存在波動(dòng)。P-4101C泵振動(dòng)較小，基本沒(méi)變。

對(duì)機(jī)組進(jìn)行頻譜分析發(fā)現(xiàn)，泵頻譜主要以轉(zhuǎn)頻為主，存在152 Hz頻率成分，徑向軸向都有較大的振動(dòng)值，加速度振動(dòng)較小。判斷為聯(lián)軸器對(duì)中不良造成振動(dòng)。停機(jī)檢查對(duì)中情況，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器對(duì)中確實(shí)發(fā)生了變化。重新調(diào)整對(duì)中后運(yùn)行。之后做過(guò)多次調(diào)整（包括泵轉(zhuǎn)子更換、機(jī)泵互換位置、調(diào)整對(duì)中等），但效果不明顯，振動(dòng)依然較大。

2017年5月，生產(chǎn)廠家對(duì)該機(jī)泵進(jìn)行對(duì)中調(diào)整處理（P-4101A），之后對(duì)該機(jī)組進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)檢測(cè)。檢測(cè)機(jī)身振動(dòng)、管線及基礎(chǔ)振動(dòng)。振動(dòng)值有所變化，但是振動(dòng)依然超標(biāo)。

2017年6月27日，再次對(duì)導(dǎo)熱油泵P-4101B和P-4101C泵進(jìn)行帶負(fù)荷運(yùn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，和斷開(kāi)B泵聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行電機(jī)單機(jī)運(yùn)行振動(dòng)檢測(cè)（電機(jī)單試運(yùn)行振動(dòng)狀態(tài)良好）。檢測(cè)P-4101C泵振動(dòng)值正常，P-4101B振動(dòng)值較大（泵驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)達(dá)到50 mm/s）。振動(dòng)頻譜結(jié)構(gòu)無(wú)明顯變化。

2017年9月，作業(yè)區(qū)把振動(dòng)正常的P-4101C導(dǎo)熱油泵的泵體和振動(dòng)較大的P-4101A導(dǎo)熱油泵的泵體互換位置后進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)（圖2、表1）。測(cè)試結(jié)果顯示，本來(lái)運(yùn)行較好的P-4101C泵，泵體調(diào)到P-4101A導(dǎo)熱油泵位置時(shí)振動(dòng)上漲；而本來(lái)振動(dòng)較大的P-4101A泵，泵體調(diào)到P-4101C導(dǎo)熱油泵位置時(shí)振動(dòng)正常。說(shuō)明機(jī)泵本身情況都是正常的，振動(dòng)大小與泵本身關(guān)系不大。

圖2 P4101A與P4101C互換位置前后的頻譜圖（有效值譜）

表1 P4101A與P4101C互換位置前后振動(dòng)數(shù)據(jù) mm/s

各機(jī)組測(cè)點(diǎn)加速度振動(dòng)都在允許范圍內(nèi)，趨勢(shì)相對(duì)平穩(wěn)。

現(xiàn)場(chǎng)了解到，每次機(jī)組停機(jī)后檢查對(duì)中情況，發(fā)現(xiàn)原對(duì)中情況都發(fā)生改變。P-4101B泵停止運(yùn)行時(shí)，P-4101C泵各測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)比同時(shí)運(yùn)行時(shí)降低了50%倍。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)端測(cè)點(diǎn)垂直方向及軸向振動(dòng)較高。頻譜以轉(zhuǎn)頻（50 Hz）為主，無(wú)其他異常頻率。

泵兩端振動(dòng)都較高，頻譜以轉(zhuǎn)頻（50 Hz）為主，伴有152.5 Hz頻率成分。該頻率跟軸承6314外圈缺陷頻率接近，但是該頻率在其他幾個(gè)機(jī)泵上也同時(shí)存在。而之前已對(duì)泵軸承進(jìn)行過(guò)更換，不可能出現(xiàn)同時(shí)損壞的情況。所以，排除軸承缺陷的可能性，該頻率可能是某部件固有頻率。

對(duì)機(jī)組基礎(chǔ)及管線進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，機(jī)組基礎(chǔ)各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)大小相差較大見(jiàn)表2，表2的測(cè)量類(lèi)型為速度，特征值類(lèi)型為有效值。

曾經(jīng)電機(jī)拆開(kāi)后單機(jī)運(yùn)行，振動(dòng)值在正常范圍內(nèi)（振動(dòng)值最大2.2 mm/s）。頻譜以轉(zhuǎn)頻為主，無(wú)其他異常頻率（圖3）。電機(jī)運(yùn)行正常。

1.3 導(dǎo)熱油循環(huán)泵振動(dòng)值異常原因分析

依據(jù)行業(yè)振動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場(chǎng)安裝運(yùn)行情況，分析認(rèn)為導(dǎo)熱油泵存在以下問(wèn)題：

（1）礎(chǔ)剛度不足、箱形鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的分布剛度嚴(yán)重不均勻（不屬于等剛度設(shè)計(jì)），基礎(chǔ)鋼板各點(diǎn)剛度差異很大，轉(zhuǎn)子不平衡過(guò)大的激振力激發(fā)鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)近50 Hz的某階固頻。

表2 機(jī)組的基礎(chǔ)及管線振動(dòng)數(shù)據(jù) mm/s

（2）熱態(tài)下受管道應(yīng)力影響發(fā)生泵殼變形及產(chǎn)生較大軸向位移、徑向位移，破壞了對(duì)中狀態(tài)，也改變了葉輪與殼體的間隙。

（3）轉(zhuǎn)子存在明顯的平衡問(wèn)題及熱對(duì)中不良。

1.4 整改采取措施

圖3 P4101B單試電機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)

（1）增加基礎(chǔ)剛度，建議用混凝土填充或每臺(tái)機(jī)組用單獨(dú)基礎(chǔ)做支點(diǎn)；或者廢掉當(dāng)前箱形鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，改成單臺(tái)單獨(dú)或2臺(tái)用1個(gè)的鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，可以參照克拉的導(dǎo)熱油泵基礎(chǔ)。

（2）檢查及消除管道應(yīng)力，冷態(tài)對(duì)法蘭的無(wú)力矩安裝應(yīng)該同時(shí)考慮到熱態(tài)的溫差應(yīng)力的釋放問(wèn)題；改善管線支撐的問(wèn)題，建議入口管線下部固定支撐改成阻尼支撐。

（3）對(duì)泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)（帶連軸節(jié)及葉輪）重新做動(dòng)平衡，提高動(dòng)平衡等級(jí)。

（4）調(diào)整和優(yōu)化軸系對(duì)中，逐臺(tái)泵篩選出合理的對(duì)中參數(shù)。

2 導(dǎo)熱油循環(huán)泵振動(dòng)值異常解決方案

綜上所述，采取排除法對(duì)整改措施逐一落實(shí)，并及時(shí)采集振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，2009年安裝方式是整體撬裝結(jié)構(gòu)，投產(chǎn)運(yùn)行8 a后，由于項(xiàng)目建設(shè)基礎(chǔ)存在缺陷，造成基礎(chǔ)不實(shí)，運(yùn)行時(shí)導(dǎo)熱油循環(huán)泵振動(dòng)值異常，最終確認(rèn)增加基礎(chǔ)剛度是解決3臺(tái)導(dǎo)熱油泵振動(dòng)值異常的本質(zhì)安全措施。采用2臺(tái)用1個(gè)的鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和混凝土填充增加剛性強(qiáng)度的解決方法。

2018年6月，利用裝置檢修期間，對(duì)4臺(tái)導(dǎo)熱油循環(huán)泵采取整改措施。整改后，4臺(tái)導(dǎo)熱油循環(huán)泵振動(dòng)值完全符合ISO 10816標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)值下線要求。整改后的設(shè)備布置圖和狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖4～圖6（巡檢儀器型號(hào)BH550）。

3 結(jié)束語(yǔ)

圖4 機(jī)組處理后的現(xiàn)場(chǎng)（2018-06-14）

通過(guò)這次技術(shù)改造，解決了導(dǎo)熱油循環(huán)泵長(zhǎng)期振動(dòng)值異常問(wèn)題，避免現(xiàn)場(chǎng)因?qū)嵊脱h(huán)泵非計(jì)劃停車(chē)檢修可能造成全廠油氣裝置停工的風(fēng)險(xiǎn)，為裝置設(shè)備本質(zhì)安全、長(zhǎng)周期生產(chǎn)提供了保障。

圖5 機(jī)組基礎(chǔ)處理后P-4101D的振動(dòng)數(shù)據(jù)

圖6 導(dǎo)熱油爐循環(huán)泵3Hv和3Vv振動(dòng)趨勢(shì)及振動(dòng)頻譜對(duì)比