外輸泵振動(dòng)故障分析與處理

唐 偉 潘多艷 李俊義

作者通聯(lián)：科比技術(shù)有限公司 新疆克拉瑪依市金龍鎮(zhèn) 834003

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一、概述

石西油田作業(yè)區(qū)莫北轉(zhuǎn)油站兩臺(tái)外輸泵為多級(jí)離心泵，型號(hào)150GDKS120×8，轉(zhuǎn)速2860r/min；電機(jī)功率185kW，轉(zhuǎn)速2982r/min。設(shè)備自動(dòng)變頻，正常生產(chǎn)時(shí)出口壓力在1.0～4.0MPa，出口壓力波動(dòng)頻繁，振動(dòng)值隨壓力相應(yīng)發(fā)生變化。外輸泵安裝運(yùn)行后，泵體的機(jī)械密封經(jīng)常泄漏、失效，軸承未到使用期限就損壞，隔一段時(shí)間就要進(jìn)行大修。外輸泵無法正常運(yùn)行，影響生產(chǎn)，雖經(jīng)多次維修但仍沒得到有效改善。為此，對(duì)外輸泵進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，做全面的振動(dòng)測試和分析，以找出故障原因進(jìn)行處理。設(shè)備測點(diǎn)布置見圖1、圖2。

圖1 測點(diǎn)布置示意圖

二、振動(dòng)監(jiān)測

利用Enpac2500數(shù)據(jù)采集器對(duì)外輸泵的垂直、水平、軸向方向振動(dòng)測量，兩臺(tái)設(shè)備均為變頻，設(shè)備在較低頻率下運(yùn)行時(shí)，振動(dòng)較小，隨著運(yùn)行頻率、負(fù)荷的增加（電機(jī)的電流與運(yùn)行頻率、負(fù)荷成正比）,振動(dòng)呈上升趨勢,工頻運(yùn)行時(shí)振動(dòng)最大，設(shè)備本體大部分測點(diǎn)振動(dòng)超過二級(jí)報(bào)警值7.1mm/s（表1）。包括設(shè)備本體基礎(chǔ)在內(nèi)，基礎(chǔ)共有3個(gè)接觸面，對(duì)各個(gè)基礎(chǔ)面分別進(jìn)行了振動(dòng)監(jiān)測，基礎(chǔ)測點(diǎn)振動(dòng)峰值均超過基礎(chǔ)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)20μm（表2）。

圖2 設(shè)備基礎(chǔ)測點(diǎn)

表1 1＃泵本體各測點(diǎn)振動(dòng)值 mm/s

表2 1＃泵基礎(chǔ)各測點(diǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù) μm

三、振動(dòng)分析與故障查找

振動(dòng)監(jiān)測結(jié)果顯示，當(dāng)泵的電流升至110A時(shí)，泵體部分測點(diǎn)振動(dòng)超過報(bào)警；電流升至150A時(shí)，電機(jī)的振動(dòng)也有較大幅度的增加，設(shè)備的基礎(chǔ)振動(dòng)也有所增加并超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。兩臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀況相同，故而判斷這兩臺(tái)設(shè)備均存在故障。

設(shè)備本體及基礎(chǔ)頻譜圖顯示，其主要振動(dòng)頻率為設(shè)備的轉(zhuǎn)速頻率，這首先是不平衡的典型故障特點(diǎn)，通過對(duì)設(shè)備的維修、檢查，可以排除不平衡故障（兩臺(tái)泵體經(jīng)過多次大修，更換軸、葉輪等轉(zhuǎn)動(dòng)部件，情況仍沒有好轉(zhuǎn)）。

通過對(duì)泵體基礎(chǔ)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)的主要振動(dòng)方向?yàn)榇怪狈较颍谒嗷A(chǔ)上共有三層基礎(chǔ)面，分別對(duì)水泥基礎(chǔ)及圖2所示的三個(gè)基礎(chǔ)面垂直方向振動(dòng)峰值進(jìn)行監(jiān)測（表2），越往下振動(dòng)越大，基礎(chǔ)中心部位14V測點(diǎn)振動(dòng)最大。這不符合基礎(chǔ)的振動(dòng)特點(diǎn)——設(shè)備軸承部位振動(dòng)響應(yīng)最大，越向下振動(dòng)越小?；A(chǔ)若有多個(gè)接合面，下層的基礎(chǔ)振動(dòng)應(yīng)小于上層，反之這兩個(gè)基礎(chǔ)接合面存在松動(dòng)現(xiàn)象。

從現(xiàn)場觀察，設(shè)備的水泥基礎(chǔ)振動(dòng)較小且表面無松動(dòng)現(xiàn)象，可以排除水泥基礎(chǔ)存在松動(dòng)的可能性。水泥基礎(chǔ)上的矩形槽鋼框架沒有用水泥進(jìn)行灌漿填實(shí)，其底座的支撐剛度較小，判斷這可能是引起振動(dòng)的主要原因。

相關(guān)專業(yè)書中介紹基礎(chǔ)故障時(shí)有一條是結(jié)構(gòu)框架或基礎(chǔ)松動(dòng)的故障，包括：①結(jié)構(gòu)松動(dòng)或機(jī)器地腳，基礎(chǔ)平板和混凝土基礎(chǔ)差（剛性差）；②變形或破碎的砂漿；③框架或基礎(chǔ)變形（軟地腳）；④地腳螺栓松動(dòng)。

這種松動(dòng)故障的振動(dòng)特點(diǎn)是：①頻譜圖中轉(zhuǎn)速頻率占主要成分。②比較每個(gè)軸承座水平、垂直方向的振動(dòng)會(huì)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)具有方向性。③隨負(fù)荷的增加振動(dòng)會(huì)增大。

基礎(chǔ)槽鋼框架沒有進(jìn)行灌漿填實(shí)其故障屬于基礎(chǔ)剛性差，表現(xiàn)出的故障特點(diǎn)也相同。這為上述判斷提供了更可靠的理論依據(jù)。

四、故障處理

通過以上的分析研究，決定對(duì)基礎(chǔ)槽鋼框架進(jìn)行灌漿填實(shí)?；A(chǔ)灌漿填實(shí)前后頻譜圖見圖3、圖4。

圖3 基礎(chǔ)未灌實(shí)前測點(diǎn) 4V頻譜（2009年11月）

2010年1月在停工檢修期間將基礎(chǔ)矩形槽鋼框架用水泥、沙石進(jìn)行填實(shí)，結(jié)果外輸泵振動(dòng)有較大幅度的下降，在工頻轉(zhuǎn)速下各測點(diǎn)振動(dòng)均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（表1、表2），達(dá)到預(yù)期效果，確保了設(shè)備安全正常運(yùn)行。

圖4 基礎(chǔ)灌實(shí)后測點(diǎn)4V頻譜（2010年1月）

1 沈慶根.化工機(jī)器故障診斷技術(shù).浙江大學(xué)出版社出版，1994

2 沈慶根，鄭水英.設(shè)備故障診斷.化學(xué)工業(yè)出版社，2006