重整裝置泵P-205 故障分析及處理

劉 新，解鳳強(qiáng)，王文勝，程 勇，王炎虎

（中國石油獨(dú)山子石化公司設(shè)備檢修公司，新疆克拉瑪依 833699）

0 引言

獨(dú)山子石化公司煉油廠重整加氫車間重整裝置泵P-205是單級(jí)離心泵，型號(hào)ZE880-4500，由大連蘇爾壽泵及壓縮機(jī)有限公司制造，介質(zhì)常溫汽油，轉(zhuǎn)速2980 r/min。該泵振動(dòng)長期超標(biāo)，機(jī)泵運(yùn)行在C 區(qū)和D 區(qū)，嚴(yán)重影響裝置平穩(wěn)運(yùn)行，通過做轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡和更換軸承，沒有解決問題。通過對(duì)該泵的狀態(tài)監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)該泵的故障頻率主要集中在3 倍頻，同時(shí)該泵有設(shè)計(jì)工況于實(shí)際運(yùn)行工況不符合的現(xiàn)象，這些原因直導(dǎo)致了機(jī)泵的正常運(yùn)行。通過對(duì)機(jī)泵運(yùn)行中存在的問題進(jìn)行分析、判斷，在檢修中重點(diǎn)對(duì)分析機(jī)泵故障頻率的產(chǎn)生，找到振動(dòng)故障的主要原因，從根本上解決了影響機(jī)泵運(yùn)行的問題，確保裝置“安穩(wěn)長滿優(yōu)”運(yùn)行。

1 存在問題及原因分析

1.1 存在的問題

重整P-205 機(jī)泵長期振動(dòng)超標(biāo)，基本都在C 區(qū)和D 區(qū)運(yùn)行，調(diào)取前幾次的檢修記錄，檢修原因都是機(jī)泵振動(dòng)，有做動(dòng)平衡的，有找中心的，還有更換軸承的，但是故障依然存在，沒有解決問題。前期中國石油股份有限公司剛發(fā)生機(jī)泵振動(dòng)引起密封失效泄漏著火事故，所以消除機(jī)泵振動(dòng)刻不容緩，獨(dú)山子石化公司專門成立了攻關(guān)小組，調(diào)派經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)專家和骨干開展科技攻關(guān)活動(dòng)。使用BH550 對(duì)該泵的狀態(tài)監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)該泵的故障頻率主要集中在3 倍頻。在振動(dòng)治理過程中，發(fā)現(xiàn)這些振動(dòng)故障頻率主要以葉輪通過頻率為主。以重整P-205A 為例，泵振動(dòng)最大為10.90 mm/s，振動(dòng)故障頻率為葉輪通過頻率，即3倍頻，占通頻的90%以上。

由圖1 可知，機(jī)泵振動(dòng)一直在紅色警戒線以上，有繼續(xù)增大趨勢(shì)，而圖2 顯示頻率主要集中在3 倍頻，即葉輪的通過頻率，很明顯葉輪的通過頻率是引起振動(dòng)的主要原因之一，因此減低葉輪的通過頻率是當(dāng)前的首要任務(wù)。

圖1 水平振動(dòng)趨勢(shì)

圖2 故障頻率

同時(shí)，使用振動(dòng)監(jiān)測儀器對(duì)于機(jī)泵進(jìn)出口管線進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)管線在機(jī)泵停止運(yùn)行時(shí)振動(dòng)值達(dá)到7.5 mm/s，說明管線存在共振現(xiàn)象，這加劇了機(jī)泵的振動(dòng)幅值。如何降低管線振動(dòng)對(duì)機(jī)泵的影響，是一個(gè)十分重要的因素。

1.2 原因分析

查閱圖紙和技術(shù)協(xié)議以及工藝流程，發(fā)現(xiàn)該泵設(shè)計(jì)壓力為3.4 MPa、設(shè)計(jì)流量為80.6 m3/h，實(shí)際所需壓力1.6 MPa、所需流量47.8 m3/h。該泵運(yùn)行已經(jīng)嚴(yán)重偏離工況，造成機(jī)泵長期振動(dòng)超標(biāo)，嚴(yán)重影響機(jī)泵軸承密封等部件的使用壽命，再加上出口管線較長、缺乏有效支撐、與泵運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生共振等，增大機(jī)泵運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)，振動(dòng)嚴(yán)重時(shí)甚至可能造成因機(jī)泵振動(dòng)大導(dǎo)致泄漏后發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故，嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)。所以，攻關(guān)的主要方向是讓機(jī)泵如何在合理的工況下運(yùn)行以及如何加固出口管線。

2 處理方案

2.1 調(diào)整葉輪尺寸

建議通過切削葉輪的方式改變機(jī)泵額定工況，使機(jī)泵額定工況與現(xiàn)場運(yùn)行需要工況相靠近，達(dá)到糾偏工況，降低振動(dòng)的目的，以保證設(shè)備設(shè)施安全平穩(wěn)運(yùn)行。

以重整P-205A 為例，設(shè)計(jì)流量Q1=80.6 m3/h，實(shí)際Q2=47.8 m3/h，實(shí)際流量占設(shè)計(jì)流量百分比Q2/Q1=60%，按照一般經(jīng)驗(yàn)要讓實(shí)際流量占設(shè)計(jì)流量的80%，但考慮到實(shí)驗(yàn)性切割，綜合考慮后按實(shí)際占設(shè)計(jì)70%切割，Q切=68.75 m3/h，按照切割定律D1/Q切=D1/D切，D切=D1×Q切/Q1=465×55/64=400 mm，400/465=8.6%、滿足要求，此時(shí)Q切=72.25 m3/h，流量占比為Q2/Q切=86%，葉輪直徑切割前為465 mm、切割后為400 mm（圖3、圖4）。

圖3 割前直葉輪切徑465 mm

圖4 切割后葉輪直徑400 mm

2.2 出口管線增加支撐

制作專用工具，利用鋼筋做成兩截，一端加膠片襯墊固定在出口管線上，起到緊固緩沖作用，另一端勾在泵基礎(chǔ)的起吊空上，中間用內(nèi)螺紋短接鏈接，旋轉(zhuǎn)短接，調(diào)節(jié)鋼筋長度，將機(jī)泵出口管線與機(jī)泵基礎(chǔ)緊密連接在一起，增加出口管線支撐，降低機(jī)泵出口管線的振動(dòng)，從而減少機(jī)泵共振（圖5）。出口管線被牢固地固定在泵上，消除了管線振動(dòng)，從而大大降低了對(duì)泵的振動(dòng)影響，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

圖5 出口管線增加支撐

3 結(jié)論

重整P-205/A 按照制定方案對(duì)葉輪切割后，并且對(duì)于出口管線增加支撐，對(duì)機(jī)泵振動(dòng)情況驗(yàn)證，振動(dòng)值由最大值10.90 mm/s 下降到3.1 mm/s 并趨于平穩(wěn)（圖6、圖7）。

由圖6 可知，振動(dòng)數(shù)值大幅下降，已由危險(xiǎn)區(qū)域降低到平穩(wěn)區(qū)域，達(dá)到B 區(qū)安全區(qū)域。從圖7 可知，3 倍頻已降到0.5 mm/s 以下，其他頻率振幅也大幅降低，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)：切削前，P-205A 的泵出口壓力3.4 MPa，電流212 A，葉輪直徑465 mm；切削后，P-205A泵出口壓力2.8 MPa，電流128 A，葉輪直徑400 mm。

圖6 B 區(qū)運(yùn)行水平振動(dòng)趨勢(shì)圖

圖7 B 區(qū)運(yùn)行振動(dòng)故障頻率圖

流量滿足工藝要求，振動(dòng)幅值和3 倍頻率值都有明顯下降，滿足生產(chǎn)的需要，確保了裝置的安穩(wěn)長運(yùn)行。重裝和芳烴裝置都有類似的機(jī)泵，這個(gè)成功案例對(duì)于類似情況有很好的示范效果。泵葉輪切割后，軸功率減小，相應(yīng)地耗電量也減小，在保證安全生產(chǎn)的同時(shí)又帶來了經(jīng)濟(jì)效益，一舉兩得，事半功倍。