聚丙烯裝置2-P210 漿料軸流泵振動(dòng)偏離治理

趙鵬

（大慶煉化公司檢維修中心生產(chǎn)協(xié)調(diào)組，黑龍江 大慶 163411）

1 設(shè)備作用和特點(diǎn)

聚丙烯廠(chǎng)聚丙烯二車(chē)間2-P210 漿料軸流泵為獨(dú)生子設(shè)備，同時(shí)也是核心設(shè)備。該泵總體由殼體、葉輪、軸、機(jī)械密封、軸承等部分組成，它設(shè)置在預(yù)聚合小環(huán)管上，殼體為90°的彎管管道。它的作用將環(huán)管內(nèi)的丙烯及催化劑進(jìn)行不間斷的循環(huán)、反應(yīng)、聚合。由于機(jī)泵位于室外，為長(zhǎng)軸泵，同時(shí)，與電機(jī)不是同在一個(gè)基座上，并且機(jī)泵安裝在反應(yīng)器管線(xiàn)上，隨著外部環(huán)境溫度和介質(zhì)濃度的變化，機(jī)泵在環(huán)管上位置也在變化。

2 常見(jiàn)振動(dòng)原因分析及處理

（1）葉輪處研料或轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不良。處理方法：葉輪清理聚合的物料，轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡檢測(cè)。

（2）泵軸撓度變形。處理方法：由于該機(jī)泵為長(zhǎng)軸泵，檢查轉(zhuǎn)子跳動(dòng)超標(biāo)，建議更換新泵軸。

（3）電機(jī)與泵對(duì)中不良。處理方法：復(fù)查機(jī)泵與電機(jī)同心度，同時(shí)，要考慮管線(xiàn)下沉和溫差形變的影響。

（4）萬(wàn)向聯(lián)軸器故障。處理方法：檢查萬(wàn)向聯(lián)軸器緊固螺栓有無(wú)松動(dòng)和磨損情況，磨損超差需更換新聯(lián)軸器；萬(wàn)向聯(lián)軸器為花鍵叉接結(jié)構(gòu)，只需花鍵旋轉(zhuǎn)90°，就將萬(wàn)向聯(lián)軸器原來(lái)一字連接法改為十字連接法，這樣具有較大的角度補(bǔ)償能力，軸線(xiàn)折角、降低機(jī)泵同心度要求；為延長(zhǎng)萬(wàn)向聯(lián)軸器的使用壽命，在保養(yǎng)拆洗時(shí)，將十字軸調(diào)轉(zhuǎn)180°，以達(dá)到軸頸受力交替使用。

（5）軸承或軸承座長(zhǎng)期運(yùn)行磨損。處理辦法：軸承或軸承座長(zhǎng)期運(yùn)行磨損，軸承“跑外圓”，建議更換軸承修復(fù)軸承安裝位置。機(jī)泵振動(dòng)同時(shí)影響軸功率：葉輪處物料聚合葉輪與機(jī)泵殼體摩擦，導(dǎo)致軸功率高；機(jī)泵或電機(jī)軸承磨損故障，導(dǎo)致軸功率高，該機(jī)泵軸功率高主要由于物料聚合而導(dǎo)致。通常應(yīng)該調(diào)整工藝數(shù)據(jù)，加強(qiáng)平穩(wěn)操作，避免聚丙烯物料聚合；計(jì)劃?rùn)z修，定期保養(yǎng)或更換機(jī)泵或電機(jī)軸承。

3 故障分析及處理的過(guò)程

3.1 加裝臨時(shí)托架減小振動(dòng)

（1）處理經(jīng)過(guò)。2019年1月28 日，裝置臨時(shí)停工，處理預(yù)聚合軸流泵2-P210 最外側(cè)機(jī)封滲漏、振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題。29 日更換備用泵后試運(yùn)，葉輪與管道有碰磨聲，振動(dòng)值為水平7.1mm/s，垂直4.2mm/s。觀(guān)察運(yùn)行至30 日，振動(dòng)值逐漸變大，達(dá)到水平8.6mm/s，垂直4.5mm/s。31 日，從消除管線(xiàn)應(yīng)力的思路上出發(fā)，加工一個(gè)支架，支架上有托架，設(shè)置水平方向四個(gè)頂絲，沿著管線(xiàn)應(yīng)力的方向，使泵體沿南北方向調(diào)整，同時(shí)使泵體向上頂起，可明顯降低振動(dòng)值，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量水平5.5mm/s，垂直3.9mm/s。同時(shí)，每隔幾天由于螺栓松動(dòng)，振動(dòng)導(dǎo)致支架位置偏移，水平振動(dòng)值就會(huì)升高到7.2mm/s，甚至更高，重新調(diào)整支架松緊，能使水平振動(dòng)值重新下降至5.5mm/s。

（2）頻譜分析。該電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2980r/min，額定功率18.5kW，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷無(wú)調(diào)整。電機(jī)底部坐落于槽鋼基礎(chǔ)焊臺(tái)上，泵基礎(chǔ)坐落于水泥灌漿平臺(tái)上，但是，支撐方式為撓性。設(shè)備轉(zhuǎn)軸中心標(biāo)高≥315mm，功率＞15kW，安裝方式為柔性支撐，符合《ISO 10816-3 旋轉(zhuǎn)機(jī)器振動(dòng)烈度標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于“額定功率大于15kW”軸流式機(jī)泵的振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備振動(dòng)最大點(diǎn)始終在泵端水平方向，振動(dòng)幅值平均在7.5mm/s，各點(diǎn)振動(dòng)頻譜以轉(zhuǎn)頻能量為主。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，目前設(shè)備振動(dòng)基本穩(wěn)定，無(wú)明顯大幅上升趨勢(shì)，設(shè)備可以短時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。監(jiān)測(cè)結(jié)論：①設(shè)備振動(dòng)趨勢(shì)較平穩(wěn)，可短期連續(xù)運(yùn)行；②適機(jī)檢查軸流泵轉(zhuǎn)子及其附件，排查是否存在平衡故障（帶聯(lián)軸節(jié)）。

3.2 更換泵殼和聯(lián)軸器、調(diào)整同心度，入口法蘭加墊片

處理經(jīng)過(guò)。2019年5月27 日，裝置臨時(shí)停工，針對(duì)機(jī)泵振動(dòng)故障對(duì)該泵進(jìn)行故障分析。通過(guò)對(duì)中檢測(cè)，環(huán)管向北側(cè)整體移動(dòng)10mm,由于機(jī)泵與電機(jī)不在一個(gè)基礎(chǔ)上，電機(jī)與機(jī)泵對(duì)中值偏差較大，需擴(kuò)孔電機(jī)進(jìn)行找正。拆卸入口法蘭，檢查入口法蘭與管道有10mm 的位置錯(cuò)口（2016年檢修管道檢修后一直有該錯(cuò)口），通過(guò)螺栓帶緊，接入口法蘭口，但是管線(xiàn)應(yīng)力無(wú)法消除，加工調(diào)整墊片消除10mm 錯(cuò)口，消除該處應(yīng)力；萬(wàn)向聯(lián)軸器中間節(jié)較長(zhǎng)，檢查發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸節(jié)跳動(dòng)值為0.35mm，超標(biāo)更換新的萬(wàn)向聯(lián)軸器；更換新彎管殼體，舊彎管殼體鏜床檢查垂直度，垂直度小于0.10mm,在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，證明懷疑彎管管道變形說(shuō)法不成立。啟機(jī)試運(yùn)，水平振動(dòng)依然偏高。

3.3 提升環(huán)管，調(diào)整小環(huán)管，振動(dòng)值降至標(biāo)準(zhǔn)值

（1）處理經(jīng)過(guò)。2019年6月21 日，裝置臨時(shí)停工，機(jī)泵超標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量驅(qū)動(dòng)端水平振動(dòng)7.2mm/s，垂直4.2mm/s，非驅(qū)動(dòng)端水平6.5mm/s，垂直3.6mm/s，軸向2.8mm/s。斷開(kāi)出口或入口法蘭面，短時(shí)間空試機(jī)泵，發(fā)現(xiàn)機(jī)泵振動(dòng)明顯減?。ň∮?.0mm/s），且上開(kāi)口1mm，所以判斷為管線(xiàn)應(yīng)力導(dǎo)致該機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)。斷開(kāi)環(huán)管底部管線(xiàn)，防止底部管線(xiàn)產(chǎn)生應(yīng)力。斷開(kāi)入口法蘭（垂直法蘭）拆卸八層平臺(tái)環(huán)管和基層地腳螺栓，用5T 導(dǎo)鏈從九層平臺(tái)吊環(huán)管，使其整體上提約2mm，然后連接出口法蘭，緩慢松解導(dǎo)鏈，調(diào)整找正法蘭口，然后，在八層平臺(tái)地腳處墊加斜鐵，之后焊接固定斜鐵。經(jīng)過(guò)電機(jī)重新找正后，試機(jī)，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)值仍然超標(biāo)，驅(qū)動(dòng)端水平6.4mm/s，垂直2.0mm/s，軸向1.8mm/s，非驅(qū)動(dòng)端水平5.2mm/s，垂直2.8mm/s，經(jīng)過(guò)第一次找正后，取得了一定的效果，但是，振動(dòng)值仍然超標(biāo)。兩道法蘭口應(yīng)力已解除，懷疑南北方向的火炬放空管線(xiàn)存在管線(xiàn)應(yīng)力，通過(guò)2T 導(dǎo)鏈沿火炬管線(xiàn)方向拉扯小環(huán)管，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)值明顯下降，且在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，如下表1 所示：

表1 找正數(shù)據(jù)匯總（標(biāo)準(zhǔn)值≤4.5mm/s）單位：mm/s

最終2019年裝置停工大檢修期將火炬線(xiàn)法蘭口重新焊接，并且在管線(xiàn)上加支撐，解決了機(jī)泵長(zhǎng)期振動(dòng)問(wèn)題。

（2）頻譜分析。檢修后振動(dòng)穩(wěn)定，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2980r/min，現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)電機(jī)軸功率有波動(dòng)。設(shè)備振動(dòng)最大點(diǎn)在泵對(duì)輪側(cè)水平，幅值4.6mm/s。電機(jī)對(duì)輪水平，幅值3.3mm/s，水平方向頻譜以轉(zhuǎn)頻為主（如圖1、圖2），伴有小幅諧波頻率，設(shè)備在前期檢修中發(fā)現(xiàn)設(shè)備管道應(yīng)力過(guò)大，可能與此有關(guān)；垂直方向頻譜以轉(zhuǎn)頻的1、2 倍頻為主，可能與支撐剛性不足，轉(zhuǎn)子彎曲有關(guān)。

圖1 電機(jī)頻譜

圖2 泵頻譜

2019年10月6 日，設(shè)備在泵體與電機(jī)水平方向各增加了一個(gè)無(wú)線(xiàn)振動(dòng)采集探頭，從采集的振動(dòng)趨勢(shì)與頻譜中分析，設(shè)備振動(dòng)趨勢(shì)較平穩(wěn)，頻譜結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常變化。

4 故障原因分析與吸取的教訓(xùn)

產(chǎn)生振動(dòng)幾點(diǎn)原因：（1）機(jī)泵在八樓平臺(tái)，環(huán)管自重大，長(zhǎng)年運(yùn)行，基礎(chǔ)變形，環(huán)管沉降，導(dǎo)致法蘭口張口，管線(xiàn)應(yīng)力增大，產(chǎn)生振動(dòng)。（2）環(huán)管沉降，南北方向的火炬放空管線(xiàn)受力，該法蘭處產(chǎn)生開(kāi)口，電機(jī)底部坐落于槽鋼基礎(chǔ)焊臺(tái)上，泵基礎(chǔ)坐落于水泥灌漿平臺(tái)上，泵基礎(chǔ)向南移動(dòng)，電機(jī)基礎(chǔ)未變化，造成對(duì)中值超差，產(chǎn)生振動(dòng)。吸取的教訓(xùn)：管線(xiàn)應(yīng)力導(dǎo)致機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)的故障，容易被忽視，在今后檢修作業(yè)中，機(jī)泵有強(qiáng)度高的管線(xiàn)時(shí)，首先要斷開(kāi)法蘭檢查管線(xiàn)應(yīng)力。

5 結(jié)語(yǔ)

在分析問(wèn)題時(shí)應(yīng)多思維、多角度分析，才能消除影響正確判斷的因素，做出正確的診斷。設(shè)備發(fā)生故障可能伴有很多種故障原因，分析主要原因的同時(shí)應(yīng)不放過(guò)任一可疑原因，才能更全面地分析出設(shè)備存在的各種故障。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)判斷、頻譜分析、反復(fù)驗(yàn)證有效防治故障，確保設(shè)備長(zhǎng)周期、安全穩(wěn)定運(yùn)行，振動(dòng)偏離治理很需要經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，重在積累，才能抓住細(xì)節(jié)具體分析出故障。