離心泵振動(dòng)高的原因研究及解決對策

中輕日化科技有限公司 呂金虎

1 引言

電機(jī)與軟水循環(huán)泵之間是通過星形彈性聯(lián)軸器來傳遞扭矩，電機(jī)軸和循環(huán)泵軸在對中時(shí)，軸向、徑向是否平行、間隙大小是否相同，會(huì)直接影響到泵和電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，對中不良時(shí)循環(huán)泵振動(dòng)增大的幾率會(huì)大幅提高、機(jī)械密封極易損壞、機(jī)泵效率會(huì)下降、能耗也會(huì)增加。良好的對中可以減少生產(chǎn)損失、延長設(shè)備的使用壽命、減緩軸承和機(jī)械密封的失效、降低設(shè)備的振動(dòng)、減輕對減震墊的磨損、降低維修成本、減少能耗[1-5]。

我公司坐落在上海市金山區(qū)，擁有2套4.5萬t/年和一套1萬t/年非離子表面活性劑的乙氧基化生產(chǎn)裝置，于2015年建成并順利投產(chǎn)。主要產(chǎn)品為脂肪醇聚氧乙烯醚，文中離心泵是由杭州堿泵有限公司制造，該泵參數(shù)見下表。

電機(jī)功率內(nèi)容 IN300-250-名稱 型號(hào)規(guī)格 流量m3/h揚(yáng)程m轉(zhuǎn)速r/min電機(jī)型號(hào)400-PI 900 25 1490 YB3315S-4W 110kW

電機(jī)配置黑龍江佳木斯電機(jī)有限公司制造，轉(zhuǎn)速1490r/min 防爆電機(jī)。該乙氧基化裝置由前處理、主反應(yīng)、后處理單元均設(shè)置換熱器，換熱器是間歇式升溫和降溫工況，溫度控制要求高，需要快速升溫，該離心泵屬于主反應(yīng)單元，使用介質(zhì)為：軟化水，工作溫度165℃，工作壓力1.5MPa,整個(gè)水循環(huán)泵采用全封閉系統(tǒng)，為防止管線內(nèi)軟水氣化，安裝有高位槽并加氮?dú)庠鰤?，通過換熱器為反應(yīng)系統(tǒng)提供熱交換。

圖1 設(shè)備安裝圖

二次循環(huán)泵使用三爪聯(lián)軸器連接，在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器間減震墊特別易破損，機(jī)封也易發(fā)生泄漏，同時(shí)伴隨泵體振動(dòng)升高、機(jī)械密封泄漏等問題。通過綜合分析，離心泵振動(dòng)可能是由聯(lián)軸器找正、進(jìn)出口管線移動(dòng)等原因造成。

2 離心泵振動(dòng)高的原因

離心泵在運(yùn)行過程中出現(xiàn)振動(dòng)情況，會(huì)大幅度縮減其使用壽命，不僅無法發(fā)揮其使用效果，還是給各使用公司帶來不必要的成本損失，總結(jié)引起離心泵高振動(dòng)的原因如下[6]：

離心泵安裝時(shí)的基座、水泥基礎(chǔ)以及地腳螺栓松動(dòng)等問題，會(huì)影響離心泵的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致離心泵運(yùn)行振動(dòng)高。

（1）聯(lián)軸器不對中。由于聯(lián)軸器找正精度關(guān)系到電動(dòng)機(jī)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行，在機(jī)電安裝工作中必須給予高度重視。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聯(lián)軸器對中精度較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)離心泵運(yùn)行振動(dòng)高的普遍現(xiàn)象。

（2）管線位移。我司使用的離心泵進(jìn)出口管線直徑為?300，設(shè)備相互連接多，且管線與冷熱交換設(shè)備連接，路徑較長，設(shè)備運(yùn)行過程中因工藝需求，頻繁的熱脹冷縮會(huì)使管線形成一定程度的位移，進(jìn)而導(dǎo)致離心泵出現(xiàn)振動(dòng)高的現(xiàn)象。

（3）零部件老化。離心泵箱體內(nèi)的軸承與電機(jī)軸承使用老化導(dǎo)致其間隙增大也會(huì)引起離心泵振動(dòng)高的問題。

（4）減震墊破損易導(dǎo)致機(jī)封泄漏。由于該離心泵與電機(jī)采取三爪直聯(lián)方式，離心泵使用橡膠減震墊，目前發(fā)現(xiàn)只要減震墊破損嚴(yán)重，離心泵振動(dòng)就會(huì)有明顯的升高。

（5）溫差變化。經(jīng)過長時(shí)間觀察發(fā)現(xiàn)管線由于工況的原因，即在短時(shí)間內(nèi)且溫差變化較大的環(huán)境中，管線頻繁熱脹冷縮，極易造成位移，使減震墊產(chǎn)生磨損，進(jìn)而導(dǎo)致泵振動(dòng)高和機(jī)封泄漏的問題。

3 解決方法

3.1 提高聯(lián)軸器找正精度

聯(lián)軸器找正精度越高，設(shè)備和電機(jī)的軸承、機(jī)械密封、減震墊等使用壽命也越長。設(shè)備運(yùn)行的震動(dòng)也小，設(shè)備運(yùn)行也越平穩(wěn)。選擇合適聯(lián)軸器對中方法可以提高聯(lián)軸器的找正精度。下面淺談聯(lián)軸器找正的幾種常用測量方法[7]。

3.1.1 直角尺及塞尺測量方法

使用直角尺及塞尺測量的具體操作方法如下：聯(lián)軸器的找正可以將直角尺貼靠在2個(gè)聯(lián)軸器外圓表面，一般以循環(huán)泵的聯(lián)軸器為基準(zhǔn)，用目測的方法觀察直角尺與聯(lián)軸器外圓之間的間隙，通過調(diào)整間隙至大小相同即可。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單，但精度不高，找正誤差較大，有時(shí)無法達(dá)到工藝要求，在投入使用后出現(xiàn)故障的頻率較高，不但影響生產(chǎn)，還會(huì)造成人力物力的浪費(fèi)，給設(shè)備安全運(yùn)行帶來隱患。因此本方法只適用于轉(zhuǎn)速低，找正要求不高的動(dòng)設(shè)備聯(lián)軸器的對中安裝測量。

3.1.2 百分表測量方法

百分表測量方法是聯(lián)軸器找正測量時(shí)常用的方法，首先把磁力表座裝在循環(huán)泵半聯(lián)軸器作為基準(zhǔn)，用百分表去測量電機(jī)聯(lián)軸器間的徑向和軸向間隙的偏差值。此種方法測量的優(yōu)點(diǎn)使聯(lián)軸器之間對中的精度得到極大的提高，對中的效率也得到提高。百分表價(jià)格低，成本便宜，適應(yīng)性強(qiáng)。但對測量過程中得出的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分析計(jì)算，來確定電機(jī)的調(diào)整值，測量技術(shù)要求高，百分表表架的安裝也會(huì)因設(shè)備不同而變化。故此，用百分表對中法找正較困難，維修人員在設(shè)備對中找正時(shí)因計(jì)算數(shù)據(jù)繁瑣被逐漸淘汰。

3.1.3 激光對中儀對中

激光對中儀器是由德國普樂福尼克公司在20世紀(jì)80年代初發(fā)明的，該儀器是通過使用多用途支架，將一個(gè)低功率激光發(fā)射器和一個(gè)接收器分別安裝在聯(lián)軸器的兩側(cè)，利用計(jì)算機(jī)收集到的激光束在傳感器位置上的變化數(shù)據(jù)以及聯(lián)軸器中心到接收器的距離數(shù)據(jù)來確定聯(lián)軸器是否對中。此方法優(yōu)勢明顯：

（1）測量精度高。激光對中儀器的測量精度能達(dá)到0.001mm，是百分表的測量精度的10倍；由于百分表測量需安裝支架，會(huì)有撓度誤差，同時(shí)星形聯(lián)軸器兩半間距離比較遠(yuǎn)、轉(zhuǎn)動(dòng)速度快、對找正精度要求高、價(jià)格昂貴的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備對中非常適合。

（2）生產(chǎn)成本低。通過提高旋轉(zhuǎn)精度，極大的降低了設(shè)備故障的發(fā)生率，延長了設(shè)備的工作壽命，企業(yè)的能耗和維修成本也得到降低。

（3）工作效率高。由于激光對中儀自帶支架，可以減少反復(fù)找正調(diào)整的時(shí)間，根據(jù)使用該儀器的廠家反饋的情況來看，激光對中儀的對中效率比百分表對中的效率有10倍左右的提高。

（4）工作強(qiáng)度降低。激光對中儀的操作方法簡單、易學(xué)，維修人員只要認(rèn)真學(xué)習(xí)說明書，很快就能掌握其使用方法，而傳統(tǒng)的對中方法，維修人員要用較長的時(shí)間才能熟練掌握，并且在對中過程中需要人工計(jì)算、反復(fù)調(diào)整，不僅耗時(shí)耗力，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大。

（5）激光對中儀設(shè)備購買成本高，需專人使用、保管。激光對中儀擁有較多的優(yōu)點(diǎn)，克服了幾種聯(lián)軸器傳統(tǒng)對中方法的缺點(diǎn)，在設(shè)備安裝維修上的應(yīng)用已越來越廣泛。

3.2 減震墊問題解決對策

在更換新的減震墊時(shí)，必須對離心泵運(yùn)行的整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)軟化水進(jìn)行降溫處理，以保證機(jī)械密封內(nèi)O 型圈的伸縮量及使用要求，同時(shí)保證更換減震墊后運(yùn)行的離心泵不因更換減震墊而造成機(jī)械密封泄漏，只能采取更換減震墊時(shí)，盡可能一起更換新的機(jī)封，雖然維修工作量加大，成本提高，但為降低對生產(chǎn)的影響又能在一定程度上為下次解決問題贏得時(shí)間，但就目前的問題又難以得到解決。

3.3 管線位移問題的解決方法

針對管線位移導(dǎo)致的離心泵振動(dòng)過大的問題，可以嘗試拆開泵出口和入口管道以消除管線應(yīng)力對運(yùn)行機(jī)泵產(chǎn)生的影響，保證機(jī)泵在無附加應(yīng)力狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，重新對機(jī)泵管線進(jìn)出口安裝同直徑的膨脹節(jié)，并對接口法蘭安裝的平行偏差、徑向位移及間距都進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。從運(yùn)行來看，更換減震墊的頻率有所降低，設(shè)備找正相對容易，但在運(yùn)行中減震墊的易破損導(dǎo)致振動(dòng)升高問題看，位移不是主要因素，尚存在其他未明原因。

4 結(jié)語

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，使用激光對中儀找正聯(lián)軸器對中的方式，能夠提高精確度，從而緩解離心泵的振動(dòng)問題。管線位移的問題可以通過安裝膨脹節(jié)得到緩解。離心泵減震墊的易破損、機(jī)封的使用壽命短的問題，目前只能依靠更換新部件來解決。對于零部件老化導(dǎo)致的離心泵振動(dòng)高問題，目前只能通過更換新部件來得到緩解，經(jīng)與設(shè)備廠家溝通發(fā)現(xiàn)，即使對箱體軸承和電機(jī)軸承同時(shí)更換同品牌、同型號(hào)規(guī)格的軸承，安裝完畢后運(yùn)行也存在同樣問題，因此還需要進(jìn)一步研究。