探析機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)原因及解決方案

吳彪

摘 要：機(jī)泵作為石油化工裝置中重要的動(dòng)力設(shè)備，是生產(chǎn)工作環(huán)節(jié)中的“心臟設(shè)備”，直接關(guān)系到裝置連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)。在日常的運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因機(jī)泵振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)，從而造成停機(jī)檢修，機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)是一種較為典型且常見(jiàn)的故障形式。本文針對(duì)引發(fā)機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)的原因進(jìn)行探討，簡(jiǎn)要分析其影響原因，并提出了有關(guān)消除機(jī)泵振動(dòng)的方法及對(duì)策，進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)泵;振動(dòng);超標(biāo)原因

引言：目前機(jī)泵作為一種動(dòng)力設(shè)備，普遍運(yùn)用于石油化工行業(yè)，機(jī)泵在異常振動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械噪音，還會(huì)造成軸承磨損加劇，機(jī)械密封泄漏，影響設(shè)備的正常工作運(yùn)行。因此，保證機(jī)泵的正常、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的意義重大。本文總結(jié)了機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象的原因，并對(duì)其提出了有效的解決機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)的方法，為后期機(jī)泵的維修、維護(hù)人員提供一定參考。

一、機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)原因

（一）設(shè)計(jì)與選型不匹配

機(jī)泵設(shè)計(jì)流量與實(shí)際工況不匹配，例如離心泵，離心泵的振動(dòng)隨著流量而變，通常在最佳效率點(diǎn)附近流量值最小，并且隨著流量的增大或減少而增加。從最佳效率點(diǎn)流量起振動(dòng)隨流量的變化取決于泵的能量密度、比轉(zhuǎn)速及汽蝕比轉(zhuǎn)速。通常，振動(dòng)的變化隨能量密度的增加、比轉(zhuǎn)速增高和汽蝕比轉(zhuǎn)速提高而增加。轉(zhuǎn)子材質(zhì)設(shè)計(jì)與工況不符，設(shè)計(jì)材質(zhì)技術(shù)要求不能滿足實(shí)際工況，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)，具體表現(xiàn)為材質(zhì)不耐高溫、材質(zhì)不耐介質(zhì)腐蝕，葉輪腐蝕減薄，介質(zhì)溫度過(guò)高導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱變形等。

（二）地基不穩(wěn)

因施工單位的原因，未按照設(shè)計(jì)要求或者機(jī)泵廠家的技術(shù)要求進(jìn)行施工是導(dǎo)致出現(xiàn)地基不穩(wěn)，使用起吊機(jī)進(jìn)行安裝會(huì)造成底座的變形及彎曲，在進(jìn)行二次灌漿前基礎(chǔ)平面沒(méi)有找平，灌漿過(guò)程未使用標(biāo)準(zhǔn)的墊鐵，基礎(chǔ)固定的螺栓出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題，都有可能會(huì)導(dǎo)致地基不穩(wěn)固，機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)。

（三）安裝問(wèn)題

聯(lián)軸器的找正工作沒(méi)有做到位，固定泵體與外部設(shè)備的連接部分松動(dòng)，未達(dá)到安裝技術(shù)要求，也是導(dǎo)致機(jī)泵振動(dòng)的原因之一，進(jìn)出口的管路安裝應(yīng)力過(guò)大、機(jī)泵與電機(jī)的傳動(dòng)軸軸心不對(duì)中等等，聯(lián)軸器的選型不匹配，軸連接缺少一定的彈性緩沖減振零件或者是軸連接異常都會(huì)產(chǎn)生異常的振動(dòng)。

（四）操作原因

機(jī)泵介質(zhì)特性發(fā)生改變，介質(zhì)組分、粘度、密度、溫度發(fā)生變化導(dǎo)致流速變化、機(jī)泵因?yàn)槌榭盏仁箼C(jī)泵操作流量不在穩(wěn)定工況區(qū) ，操作流量低或偏低，都會(huì)導(dǎo)致機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)。

（五）軸承振動(dòng)

機(jī)泵的潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力與阻力會(huì)加強(qiáng)。機(jī)泵內(nèi)壁磨損發(fā)熱情況嚴(yán)重，配合接觸面出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)使機(jī)泵的振動(dòng)加強(qiáng)。滾動(dòng)軸承是機(jī)泵設(shè)備的重要部件，滾動(dòng)軸承起著連接設(shè)備上面的固定件與轉(zhuǎn)動(dòng)件的重要作用。但因其一直在設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行高速、不間歇的轉(zhuǎn)動(dòng)，極其容易造成疲勞與破損，是機(jī)泵設(shè)備中易損零件，軸承一旦出現(xiàn)凹痕、破損等的損傷問(wèn)題。便極有可能導(dǎo)致機(jī)泵的振動(dòng)頻率增高、溫度升高、噪音加大的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致軸承與轉(zhuǎn)動(dòng)軸，造成嚴(yán)重的設(shè)備事故。因此，保證軸承的良好工作是降低機(jī)泵故障率，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的重要舉措[1]。

（六）轉(zhuǎn)子問(wèn)題

轉(zhuǎn)子是機(jī)泵的重要組成部件，轉(zhuǎn)子故障是導(dǎo)致機(jī)泵出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題的原因之一。轉(zhuǎn)子出現(xiàn)故障一般為：轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子偏心、轉(zhuǎn)子彎曲、轉(zhuǎn)子與定子摩擦等，其中轉(zhuǎn)子不平衡，如葉輪腐蝕減薄、葉輪積垢等使葉輪質(zhì)量不均勻，會(huì)導(dǎo)致機(jī)泵功率低、噪音大、振動(dòng)大;轉(zhuǎn)子偏心則是因?yàn)闆](méi)有和定子形成同心圈，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生一定的頻率振動(dòng);轉(zhuǎn)子彎曲發(fā)生故障一般是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的不使用，或者介質(zhì)溫度高導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱變形等;轉(zhuǎn)子與定子摩擦，摩擦對(duì)轉(zhuǎn)子的損害是致命的;葉輪汽蝕現(xiàn)象，造成葉輪機(jī)械損傷等等都將導(dǎo)致機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)。

二、機(jī)泵振動(dòng)解決方案

（一）設(shè)計(jì)與選型

機(jī)泵設(shè)計(jì)與選型時(shí)，設(shè)計(jì)流量必須與實(shí)際工況匹配，以離心泵為例，設(shè)計(jì)流量符合API610石油、石化和天然氣工業(yè)用離心泵-第11版6.9.3.1振動(dòng)相關(guān)要求，轉(zhuǎn)子材質(zhì)設(shè)計(jì)與工況相符。設(shè)計(jì)材質(zhì)技術(shù)要求要滿足實(shí)際工況，機(jī)泵材質(zhì)選型參照附錄H（標(biāo)準(zhǔn)性）離心泵部件材料和材料技術(shù)規(guī)范[2]。

（二）保持地基穩(wěn)固

當(dāng)振動(dòng)情況發(fā)生時(shí)，應(yīng)先檢查電動(dòng)機(jī)與機(jī)泵地腳螺栓是否緊固。當(dāng)機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)依然不能解決問(wèn)題后，還應(yīng)該再次檢測(cè)地腳基礎(chǔ)強(qiáng)度是否夠用，地基是否緊固，地基的問(wèn)題解決后，要注意查看墊鐵是否符合標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)墊鐵不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)要進(jìn)行及時(shí)的更換;二次灌漿前要注意對(duì)基礎(chǔ)平面進(jìn)行找平，使機(jī)泵振動(dòng)現(xiàn)象消失，保障機(jī)泵的使用安全。

（三）檢查安裝問(wèn)題

聯(lián)軸器的安裝、找正工作，要嚴(yán)格按照機(jī)泵聯(lián)軸器安裝技術(shù)要求進(jìn)行檢查，要保證聯(lián)軸器的軸的旋轉(zhuǎn)中心嚴(yán)格同心。在進(jìn)行熱裝時(shí)要使用汽油清洗連接處，還要保證其尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)與溫度，要仔細(xì)檢查部件是否存在粗糙、損傷問(wèn)題，防止出現(xiàn)因尺寸不符造成的安裝問(wèn)題。

（四）檢查設(shè)備操作

檢查機(jī)泵數(shù)據(jù)表，檢查機(jī)泵操作流量是否處在穩(wěn)定工況流量 ，或者現(xiàn)場(chǎng)采樣，操作流量做頻譜分析，及時(shí)調(diào)整返回線，保證機(jī)泵工作流量穩(wěn)定在機(jī)泵技術(shù)要求范圍以內(nèi);當(dāng)工況發(fā)生變更后，介質(zhì)密度、粘度、溫度變化時(shí)，及時(shí)關(guān)注機(jī)泵運(yùn)行情況，及時(shí)采樣分析振動(dòng)情況，做好跟蹤記錄，特護(hù)運(yùn)行;抽空現(xiàn)象也會(huì)引起，機(jī)泵開(kāi)機(jī)前應(yīng)灌泵排氣異常振動(dòng)，定期檢查并及時(shí)清理濾網(wǎng)，避免出現(xiàn)抽空問(wèn)題。

（五）軸承進(jìn)行檢查

若是使用滾動(dòng)軸承的機(jī)泵，在經(jīng)過(guò)地基的穩(wěn)固性檢查后還是不能消除機(jī)泵的振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題。如采用滾動(dòng)軸承的機(jī)泵，先要先進(jìn)行檢查軸承是否出現(xiàn)磨損的現(xiàn)象，可以通過(guò)檢查潤(rùn)滑油清潔情況（必要時(shí)可以做潤(rùn)滑油化驗(yàn)分析），也可通過(guò)軸承解體進(jìn)行檢查，可以直接用塞尺檢查軸承的游隙，游隙不合格的需要進(jìn)行更換，對(duì)于滑動(dòng)軸承的安裝，軸承與軸承壓蓋的過(guò)盈量為0～0.04mm（軸承襯為球面的除外）下軸承襯與軸承座接觸應(yīng)均勻，接觸面積達(dá)60%以上，軸承襯不許加墊片。更換軸承時(shí)，軸頸與下軸承接觸角為60°～90°，接觸面積應(yīng)均勻，接觸點(diǎn)不少于2～3點(diǎn)/cm2。軸承合金層與軸承襯應(yīng)結(jié)合牢固，合金層表面不得有氣孔、夾渣，裂紋、剝離等缺陷。軸承頂部間隙值應(yīng)符合表3要求。軸承側(cè)間隙在水平中分面上的數(shù)值為頂部間隙的一半。對(duì)于滾動(dòng)軸承，承受軸向和徑向載荷的滾動(dòng)軸承與軸配合為H7/js6。僅承受徑向載荷的滾動(dòng)軸承與軸配合為H7/k6。滾動(dòng)軸承外圈與軸承箱內(nèi)壁配合為Js7/h6。凡軸向止推采用滾動(dòng)軸承的泵，其滾動(dòng)軸承外圈的軸向間除應(yīng)留有0.02～0.06mm。滾動(dòng)軸承拆裝時(shí)，采用熱裝的溫度不超過(guò)120℃，嚴(yán)禁直接用火焰加熱，推薦采用高頻感應(yīng)加熱器[3]。

（六）轉(zhuǎn)子位置調(diào)整

泵轉(zhuǎn)子應(yīng)該保持與定子同心，泵轉(zhuǎn)子中心位置的調(diào)整，可以通過(guò)泵軸承徑向位置進(jìn)行調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。假如在外部找不到機(jī)泵振動(dòng)的原因，那就將機(jī)泵進(jìn)行解體，檢查機(jī)泵內(nèi)部零件，然后進(jìn)行測(cè)量與校正軸彎曲，再檢測(cè)沒(méi)有問(wèn)題的情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)子安裝，測(cè)量機(jī)泵整體的跑偏、晃度，如若超標(biāo)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行校正;在對(duì)機(jī)泵進(jìn)行解體后，還應(yīng)對(duì)葉輪進(jìn)行靜平衡實(shí)驗(yàn)，有機(jī)會(huì)還應(yīng)對(duì)葉輪作動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，檢查轉(zhuǎn)子是否腐蝕減薄或者葉輪積垢。如果是大型的多級(jí)泵動(dòng)試驗(yàn)則更要慎重，每一項(xiàng)、每一級(jí)的實(shí)驗(yàn)都要做。

結(jié)論：總體看來(lái)，導(dǎo)致機(jī)泵出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)的問(wèn)題的影響因素很多，想要解決振動(dòng)超標(biāo)，就需要在日常的工作中進(jìn)行詳細(xì)的記錄，對(duì)機(jī)泵進(jìn)行科學(xué)的使用與維護(hù)，不斷的總結(jié)交流，對(duì)機(jī)泵運(yùn)行的過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題才能進(jìn)行準(zhǔn)確、具體的判斷，最終實(shí)現(xiàn)了解并可以解決機(jī)泵出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)時(shí)所產(chǎn)生的問(wèn)題，對(duì)機(jī)泵整體的運(yùn)行具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]石奇峰.離心泵振動(dòng)超標(biāo)原因分析及措施[J].中國(guó)設(shè)備工程，2020，NO.457（21）：182-184.

[2]API610石油、石化和天然氣工業(yè)用離心泵-第11版

[3]薛敦松.石油化工設(shè)備檢修手冊(cè)泵（第二版）附錄四離心泵維護(hù)檢修規(guī)程（SHS 01013-2004）