煉廠一循裝置P-02B 振動分析及解決措施

王炎虎，蘭 洋，程 勇，武金林，劉 新

（中國石油天然氣集團獨山子石化分公司，新疆克拉瑪依 833699）

0 引言

離心泵是煉化裝置常用的轉(zhuǎn)動設(shè)備，大多數(shù)輸送消防水的離心泵，都需要消防水泵進行加壓，以滿足滅火時對水壓和水量的要求。此類設(shè)備比較重要，水泵維護不當產(chǎn)生故障勢必影響滅火救援，造成不必要的損失。因此，煉化裝置的消防泵日常維護要求較高，除了滿足工藝要求之外，泵的振動級別應(yīng)滿足國家或行業(yè)要求，達到A 區(qū)或B 區(qū)運行，以免振動超標造成軸承和密封失效，造成突發(fā)故障，進一步引發(fā)次生事故，對煉化裝置平穩(wěn)運行造成重大損失。

使用帶波形頻譜功能的儀器對機泵開展狀態(tài)監(jiān)測和分析診斷，提前發(fā)現(xiàn)故障隱患，實現(xiàn)預(yù)知性檢修[1]，避免造成惡性事故，已經(jīng)成為行業(yè)共識，同時，對于指導(dǎo)設(shè)備檢維修方向，實現(xiàn)精準檢修，避免重復(fù)檢修，提高裝置安穩(wěn)長運行水平，也會起到非常重要的作用。

該泵制造廠家為山東博泵科技股份有限公司，設(shè)備型號XBD80/135/1S80-50-250，工作介質(zhì)為消防水，工作溫度為常溫，工作轉(zhuǎn)速2960 r/min，見圖1。該泵作為全廠消防水系統(tǒng)保持壓力的設(shè)備，其重要性不言而喻。

圖1 消防泵實物

1 故障現(xiàn)象

從日常監(jiān)測數(shù)據(jù)看，2020 年4 月16 日該泵驅(qū)動端垂直方向數(shù)據(jù)為5.1 mm/s，按照GB/T 29531—2013 泵的振動測量與評價方法要求，該泵為三類泵，振動已達到C 區(qū)水平（4.5～7.1 mm/s），且垂直方向振動數(shù)據(jù)有惡化趨勢，如不及時解決，勢必會影響設(shè)備及裝置的平穩(wěn)運行。

2 故障分析

因車間要求盡快對機泵進行檢修，設(shè)備檢修人員于2020 年4 月16 日對該泵進行檢修，拆檢情況如下：

（1）徑向圓跳動檢查。對舊軸進行檢查，舊軸彎曲度超標。

（2）測量葉輪與軸的配合間隙。葉輪配合處軸直徑為34.8 mm，葉輪內(nèi)孔直徑為35.08 mm，間隙為0.28 mm。查閱中石油機泵檢修規(guī)程，要求Φ35 mm 的軸與葉輪配合應(yīng)為Φ35H7/f7，H7 查手冊上偏差為0.039 mm，下偏差為0，f7 查手冊上偏差為-0.025 mm，下偏差為-0.05 mm。由表得知，該泵軸與葉輪最大配合間隙為42.039-41.95=0.089 mm，最小配合間隙為42-41.975=-0.025 mm，即最大配合間隙為+0.089 mm，最小間隙為-0.025 mm，而實際輪與軸配合間隙為0.28 mm，間隙嚴重超標。

查閱該泵檢修記錄，該泵自2014 年3 月5 日大修，運行至2020 年，6 年沒有更換過軸，該泵軸與葉輪內(nèi)徑磨損間隙超標，原因是長周期運行自然腐蝕磨損，工作介質(zhì)為水也是造成該泵軸及葉輪腐蝕磨損的主要原因之一。

（3）復(fù)查中心。復(fù)查機泵對中數(shù)據(jù)，執(zhí)行中石油檢修規(guī)程，符合規(guī)程要求。

3 處理措施

（1）更換一根新主軸，檢查主軸圓度、圓柱度、彎曲度、表面粗糙度等符合要求。

（2）更換新的葉輪，并調(diào)整葉輪與軸的配合間隙符合中石油檢修規(guī)程。

（3）轉(zhuǎn)子做動平衡，平衡精度符合技術(shù)要求。

（4）復(fù)查中心，機泵對中執(zhí)行中石油檢修規(guī)程，符合規(guī)程要求。

（5）該泵于2020 年4 月18 日現(xiàn)場試車，用VM63 測振儀監(jiān)測該泵運行數(shù)據(jù)（表1）。

表1 機泵檢修前后振動烈度表 mm/s

從表1 可以看出，檢修后機泵最大振動4.2 mm/s，依然接近C 區(qū)，未達到預(yù)期目的。

4 振動分析

4.1 波形頻譜分析

從2020 年4 月18 日試車振動列度數(shù)據(jù)可以看出，垂直方向振動大于水平方向，驅(qū)動端總體振動大于非驅(qū)動端。因此，對泵驅(qū)動端垂直振動波形頻譜（圖2）進行分析，波形總體存在周期性信號，夾雜其他干擾信號，頻譜圖中主要存在1×、2×、5×和6×頻，其中，5×頻（246.875 Hz）振動幅值3.77 mm/s，占通頻振幅74%。葉輪5 個流道，為葉輪通過頻率。

圖2 驅(qū)動端垂直振動波形頻譜

對泵非驅(qū)動端垂直振動波形頻譜進行分析，波形同3Vv，存在周期性信號，夾雜其他干擾信號，頻譜圖中主要存在1×、2×、5×（246.875Hz）和6×頻，其中，1×頻振動幅值3.77mm/s，占通頻振幅62%。

4.2 軸承故障特征頻率分析

該泵前后軸承為6307，轉(zhuǎn)速2960 r/min，計算其軸承故障特征頻率為：內(nèi)圈243.63 Hz，外圈151.04 Hz，滾動體99.35 Hz，保持架18.88 Hz。經(jīng)分析，各測點頻譜中無上述特征頻率，說明軸承運行狀態(tài)正常，可以排除軸承故障。

4.3 診斷結(jié)論及建議

（1）各頻譜中無軸承特征故障頻率，因此可以排除軸承故障。

（2）轉(zhuǎn)子更換葉輪、開展動平衡試驗，可以排除動平衡故障和轉(zhuǎn)子松動故障。

綜上所述，該泵很可能垂直方向存在結(jié)構(gòu)性松動，比如基礎(chǔ)剛性不足等問題，同時存在偏離工況運行的情況，建議對基礎(chǔ)進行檢查，比如灌漿情況、基礎(chǔ)剛性是否薄弱，同時，對工藝參數(shù)進行調(diào)整，使其滿足工藝需求的前提下，盡量降低振動幅值。

5 處理措施

2020 年4 月28 日對現(xiàn)場基礎(chǔ)進行檢查，電機和泵使用整體框架，基礎(chǔ)灌漿不足，同時，泵下方基礎(chǔ)鋼板薄弱，導(dǎo)致垂直方向剛性差，最終放大泵整體振動。對此，在泵驅(qū)動端下方基礎(chǔ)鋼板下面安裝螺絲千斤頂（圖3），同時，工藝車間對出口閥進行了微調(diào)，泵最大振動從5.1 mm/s 降至2.5 mm/s（表2），降幅51%，機泵振動從C 區(qū)降至B 區(qū)。

圖3 安裝螺栓千斤頂

表2 機泵處理前后振動烈度 mm/s

6 總結(jié)

使用常規(guī)手段對機泵進行檢修，如更換配件、轉(zhuǎn)子動平衡后，若結(jié)果不太理想，應(yīng)采用波形頻譜分析技術(shù)，對故障原因和部位進行精密分析，根據(jù)診斷結(jié)論制定針對性檢修措施。對基礎(chǔ)剛性故障，采用制作專用支撐或螺紋千斤頂?shù)姆绞教岣呋A(chǔ)剛性，可以及時有效解決設(shè)計、安裝等長期存在的問題，對實現(xiàn)設(shè)備精準檢修，提高設(shè)備檢修管理水平，保證設(shè)備安全平穩(wěn)長周期運行，都會起到積極的作用。