石油和化工廠鍋爐給水泵振動問題及技術(shù)改進(jìn)

鄭云清

摘要：石油和化工廠鍋爐給水泵的振動問題給其安全連續(xù)工作造成了不利影響。在對鍋爐給水泵及其振動故障問題進(jìn)行簡要概述的基礎(chǔ)上，利用傳感器對給水泵機組的振動情況進(jìn)行了連續(xù)三個月時間的監(jiān)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)問題主要出現(xiàn)在給水泵端。分析認(rèn)為導(dǎo)致給水泵振動的根本原因在于主軸同心度偏差相對較大。基于以上問題，對給水泵機組開展技術(shù)改進(jìn)工作，并應(yīng)用到工程實踐中，取得了很好的應(yīng)用效果。給水泵的振動問題得到有效改善。為石油和化工廠鍋爐設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：石油和化工廠;鍋爐;給水泵;振動

引言

石油和天然氣資源在我國整個能源結(jié)構(gòu)體系中占據(jù)著非常重要的位置，為我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)[1]。開采得到的石油和天然氣資源需要在石油和化工廠中進(jìn)行深加工后才能使用，鍋爐是生產(chǎn)中非常重要的機械裝備，運行時需要通過給水泵對其提供水資源[2， 3]。給水泵能否安全可靠運行對整個生產(chǎn)過程有決定性的影響，然而在工程實踐中，給水泵經(jīng)常會出現(xiàn)振動故障問題，嚴(yán)重制約了石油和化工廠生產(chǎn)效率的提升[4， 5]。基于此，有必要對鍋爐給水泵運行過程中的振動問題進(jìn)行研究，找到振動的根本原因，在此基礎(chǔ)上開展技術(shù)改進(jìn)工作，以提升鍋爐給水泵運行過程的穩(wěn)定性[6]。本文的研究對于穩(wěn)定石油和化工廠的生產(chǎn)工藝過程具有重要的實踐意義。

1.鍋爐給水泵及其振動故障概述

以石油化工廠中使用的DGF12-50×9型鍋爐給水泵為例進(jìn)行分析，如圖1所示為給水泵的整體結(jié)構(gòu)示意圖。給水泵整體上可以劃分成為前段、中段和后段，再加上軸承支架和導(dǎo)葉等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，上述機械結(jié)構(gòu)通過拉緊螺栓進(jìn)行連接。轉(zhuǎn)子是給水泵的核心結(jié)構(gòu)件，主要由軸以及安裝在軸上的各種零部件，比如平衡盤、軸套、葉輪等零件構(gòu)成。軸上安裝的葉輪數(shù)量對水泵性能有決定性的影響。給水泵工作時需要通過電動機為其提供動力，從輸入端看給水泵工作時按順時針方向旋轉(zhuǎn)。由于給水泵幾乎不會承受軸向作用力，因此采用的是滾動軸承。

給水泵運行過程的穩(wěn)定性對鍋爐能否正常工作具有重要的影響。DGF12-50×9型給水泵自投入運行以來，整體運行過程相對比較穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)比較大的故障問題。但是近年來給水泵出現(xiàn)了比較顯著的振動故障問題，且隨著時間的不斷延長，振動幅度越來越大，問題越來越明顯，對鍋爐的正常生產(chǎn)已經(jīng)構(gòu)成了不良影響。為了確保給水泵以及整個鍋爐裝置的正常工作，現(xiàn)需要對給水泵的振動問題進(jìn)行深入分析，找到引起振動的原因，并對其開展技術(shù)改進(jìn)工作。

2.給水泵振動情況監(jiān)測

2.1.監(jiān)測點的布置

為深入分析給水泵的振動問題，對給水泵機組開展振動情況監(jiān)測工作。如圖2所示為給水泵機組的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中顯示了振動監(jiān)測點的布置位置，主要分布在電動機、聯(lián)軸器、增速器以及給水泵的兩側(cè)位置。整個振動監(jiān)測過程持續(xù)了三個月時間。

2.2.監(jiān)測結(jié)果分析

整個監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)4、5、6號監(jiān)測點的振動速率相對較大，其他監(jiān)測點的振動情況相對較小。在監(jiān)測期間上述三個測點振動速率有逐漸上升的趨勢，在監(jiān)測結(jié)束時振動速率達(dá)到了最大值，分別為11.59、13.87和16.12 mm/s，具體監(jiān)測結(jié)果見表1。該振動速率已經(jīng)超過了設(shè)備的正常范圍，導(dǎo)致給水泵機組存在比較大的異響，設(shè)備無法正常工作。以上監(jiān)測結(jié)果表明，導(dǎo)致水泵機組發(fā)生振動的原因不在電動機端而在給水泵端，考慮到4、5、6號監(jiān)測點的振動速率比較大，以下主要對這三個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

為進(jìn)一步分析給水泵組發(fā)生振動的原因，對設(shè)備的固有頻率及其出現(xiàn)的振動頻譜進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)給水泵機組工作時，增速器高速軸的固有頻率分別為81.21Hz，給水泵主軸的固有頻率為2498Hz。提取給水泵機組中4、5、6號三個監(jiān)測點的振動頻譜進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示。從圖中可以看出，對于4號監(jiān)測點，其振動頻率以85.59Hz為主頻，還疊加有部分891.78Hz的成分。對于5、6號監(jiān)測點，其振動頻率主頻率分別為2378.24Hz和2597.67Hz，同時還疊加有部分其他頻率的成分。基于以上結(jié)果可以看出，位于增速器高速軸附近的4號監(jiān)測點，其振動頻率與高速軸的固有頻率相接近。而位于鍋爐給水泵兩側(cè)的5號和6號監(jiān)測點，其振動頻率與給水泵主軸的固有頻率相接近。設(shè)備機組運行時的主頻與其固有頻率相接近，是導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生明顯振動的重要原因。

3.給水泵振動原因及技術(shù)改進(jìn)措施

3.1.振動原因

給水泵工作時需要高速旋轉(zhuǎn)，對主軸同心度要求相對較高?；谏鲜霰O(jiān)測結(jié)果并結(jié)合大量的實踐經(jīng)驗，認(rèn)為導(dǎo)致給水泵發(fā)生振動的原因是主軸與聯(lián)軸器高速軸的同心度存在相對較大的偏差。因此需要重點對兩根軸的同心度進(jìn)行檢查。增速器在長時間工作過程中，軸承雖然進(jìn)行了很好的潤滑，但是不可避免的還是會出現(xiàn)磨損問題，導(dǎo)致軸承間隙增大;另外，給水泵軸瓦工作時也會存在磨損問題，再加上高速旋轉(zhuǎn)摩擦生熱，在熱脹冷縮的作用下導(dǎo)致軸瓦的安裝精度出現(xiàn)偏差，軸瓦間隙增大。以上都是給水泵主軸同心度偏差增大的原因。

3.2.技術(shù)改進(jìn)措施

根據(jù)上文分析的鍋爐給水泵振動原因，可以從以下三個方面著手對其開展技術(shù)改進(jìn)工作：第一，考慮到增速器中軸承的使用時間已經(jīng)較長，存在比較大的磨損，可以對其進(jìn)行更換，以便控制軸承間隙，減小工作時的晃動問題，為控制給水泵主軸同心度奠定良好的基礎(chǔ);第二，邀請給水泵生產(chǎn)廠家對主軸同心度進(jìn)行維修，重點是控制軸瓦的間隙大小。經(jīng)過維修后，軸瓦的頂間隙和側(cè)間隙分別控制在了0.12～0.22mm和0.06～0.1mm范圍內(nèi)，給水泵運行時主軸的圓周偏差和端面偏差分別控制在了0.08mm和0.05mm范圍內(nèi)。以上技術(shù)指標(biāo)全部在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍以內(nèi);第三，加強給水泵機組的日常維護(hù)保養(yǎng)工作，重點是要強化軸承的潤滑以及整個設(shè)備機組的溫度控制工作，避免潤滑不良加劇設(shè)備的磨損、溫度控制不當(dāng)導(dǎo)致軸瓦間隙增大等問題。

4.技術(shù)改進(jìn)效果評價

根據(jù)上文所述的技術(shù)改進(jìn)方案，對給水泵機組進(jìn)行技術(shù)改造。完成所有工作后，再次對鍋爐給水泵機組進(jìn)行開車試運行。通過連續(xù)觀察和測試，發(fā)現(xiàn)整體的技術(shù)改進(jìn)效果非常明顯，給水泵的振動現(xiàn)象得到了有效改善。4、5和6號三個監(jiān)測點的最大振動速率分別降低到了3.12、4.32和5.43mm/s，與技術(shù)改進(jìn)前相比較而言，振動速率分別降低了73.08%、68.85%和66.32%。可見，鍋爐給水泵振動情況有了明顯的改善，全部控制到了設(shè)備正常工作范圍以內(nèi)，確保了給水泵的可靠與穩(wěn)定運行，消除了安全隱患。綜上，此次針對鍋爐給水泵振動問題的分析與技術(shù)改造取得了很好的實踐應(yīng)用效果，為石油和化工廠的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，得到了工廠技術(shù)人員的一致認(rèn)可。

5.結(jié)論

石油化工廠鍋爐給水泵正常工作時都會發(fā)生振動問題，但必須將其控制在合理的范圍以內(nèi)，如若不然會對正常生產(chǎn)過程產(chǎn)生不利影響。某石油和化工廠鍋爐給水泵由于運行時間相對較長，已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的振動故障問題，且隨著時間的推進(jìn)，振動現(xiàn)象越來越明顯。對鍋爐給水泵機組的振動現(xiàn)象進(jìn)行連續(xù)三個月時間的監(jiān)測，基于監(jiān)測結(jié)果和大量的實踐經(jīng)驗分析，認(rèn)為導(dǎo)致給水泵機組發(fā)生振動問題的原因在于給水泵主軸同心度偏差相對較大。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對給水泵機組開展技術(shù)改進(jìn)工作，取得了很好的實踐應(yīng)用效果，給水泵的振動現(xiàn)象得到了明顯改善，有效維護(hù)了鍋爐給水泵的安全穩(wěn)定運行，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 張鵬飛. 石油天然氣站場給排水消防設(shè)計相關(guān)研究[J]. 科學(xué)與財富. 2020（12）： 165.

[2] 尤宏偉. 天然氣加工技術(shù)與處理分析[J]. 化工管理. 2018（8）： 80.

[3] 童紹軍. 大牛地氣田利用污泥脫水凈化天然氣污水的工藝研究[J]. 內(nèi)蒙古石油化工. 2015（4）： 7-9.

[4] 劉建生. 天然氣電廠余熱鍋爐給水泵葉輪損壞原因分析與處理[J]. 水泵技術(shù). 2015（2）： 45-48.

[5] 陳洪敏. 鍋爐給水泵節(jié)能改造[J]. 機械工程師. 2015（10）： 228-231.

[6] 王海龍. 鍋爐給水泵的日常維護(hù)與故障排除方法[J]. 石化技術(shù). 2018， 25（3）： 176.

中國石油化工股份有限公司荊門分公司? 湖北? 荊門? 448000