机泵单机试运常见问题的处置

2020-02-16张良

设备管理与维修 2020年17期

张良

（河南龙宇煤化工有限公司，河南商丘 476600）

0 引言

机泵设备是化工装置设备的主体，也是设备管理的重点和难点。单机试运是工程建设过程中联动试车、进料投产之前的一个重要阶段，通过单机试运，可以综合反映出机泵设备选型、设计、制造、检验、安装、调整各个环节中的工作质量，也可以反映出工艺管道系统设计、安装、清理、吹扫、试验、检验质量。另外，单机试运还可以检验设备安装和配管各专业之间的配合工作协调程度。与设备相关的供电、配电、控制、驱动系统中各电气设备和控制设备的设计、选型、安装、调整、试验、试运行工作质量等各因素，都可以在试运过程中得到检验。因此，单机试运是工程项目中承上启下的关键一步，只有做好这一环节才能确保后续试车投产工作顺利进行。

1 单机试运的四道防线

要做好单机试运工作，必须有预见性地设置好防线，提前把可能出现的各种问题找到并解决，避免前期的问题延续影响到后期。这四道防线分别是：在机泵设备厂家的出厂测试验收；管线系统与机泵设备的无应力连接；机泵设备的轴承箱和供油系统检查冲洗；供电、配电、控制等系统的检查、试验和试运行。在防线的保护下，机泵设备的单机试运工作就能够步步为营，最终顺利进行。

1.1 第一道防线：出厂测试验收

机泵设备单机试运的第一道防线是在机泵设备厂家的出厂测试验收。作为所有化工工程试车的第一个步骤，供货厂家必须按照有关标准，提交详尽的出厂测试方案，供业主和监理审批。测试内容必须依照相关标准，如API610 或API617 或API618的要求，做到面面俱到。业主需要派遣有经验的机泵工程师，对整个测试过程进行全程不间断监督检查、严格把关，确保所有指标必须符合标准要求。若有问题，必须在厂家车间里得到满意的解决，禁止设备带病出厂，不能将问题遗留到工程现场安装、试运等后续过程。由于工程现场条件有限，所以这一道防线必须筑牢，充分利用制造车间的优势解决各类问题。测试运转的时间必须足够长，否则可能会造成一些问题无法暴露。

1.2 第二道防线：无应力连接

单机试运的第二道防线是管线系统与机泵设备的无应力连接。无应力连接是保证设备安装、调整精度的需要，更是对配管专业的要求。这一工作既涉及到配管专业与设备安装专业的无间隙配合，以及不同工种之间的相互监督。在实际工程建设中，无应力连接往往在现场引起很多争甚至是激烈的争论。不少配管作业队不理会规范要求，自行其是，导致工程出现大量纠偏和整改工作。

必须坚决把住管道与机泵的无应力连接这一关，否则机泵轴线会在管线强拉硬拽的巨大应力作用下远远偏离正确位置，造成机泵振动。因此，在机泵设备启动前，一定要复查一遍驱动机和被驱动机的同心度，防止同心度由于其他因素影响而发生了较大变化。必要时要对同心度进行调整，而后立即启动。

1.3 第三道防线：油系统检查冲洗

机泵设备的轴承箱和供油系统检查冲洗是单机试运的第三条防线。大机组的独立强制润滑供油系统的油冲洗,普遍受到大家的重视。但是一般机泵的轴承箱和润滑系统的检查和清理比较容易被忽视。实际上，即便它们在出厂时非常干净，在出厂后经长途运输和安装现场的长期搁置后也会受到污染，因此油系统的检查冲洗是机泵设备试运的必备防线。

油系统检查时遇到的常见问题包括：轴承甩油环的位置不正确，轴承没有安装正确到位，轴承箱内有硬颗粒异物，轴承箱夹套冷却器内部是否干净，翅片式冷却器的翅片是否洁净，轴承箱内是否由于过长时间存放出现锈蚀等。需逐项确认是否存在此类问题。

轴承箱内部还要用润滑油进行冲洗。轴承箱内的润滑油运行几百个小时后要进行更新，以排出初期运行所产生的磨合异物。生产厂家与使用单位不同的气候条件也会对设备造成影响。例如，如果机泵厂家位于我国南方，而用户位于北方或国外寒冷地区，要特别注意检查机泵壳体底部和冷却夹套等部位是否残留有厂内试车的水分。当发现设备中有水残留要及时进行排除，避免意外结冰损坏。

1.4 第四道防线：各系统的检查、试验、试运行

最后一道防线是对设备供电、配电、控制系统进行检查、试验和试运行。此项工作是否做好可以直接决定机泵设备启动、试运的成败。

如果控制系统有问题，可能会导致机泵设备出现反转、转速偏低、声音和振动异常等问题，导致设备无法带负荷甚至无法启动。软启动或变频器等部位也需要检查，防止出现故障导致启动失败。

对电气系统的试验验证用于保证连锁保护能够发挥作用，否则会造成设备故障损坏或者人身伤害。因此，电气系统的检查及试运行工作必须提前按照工作程序和标准一步不落地完成。这是机泵设备单机试运能够开始的先决条件。

2 机泵单机运行常见问题具体分析

当设备使用单位根据有关工程建设和试车投产规范，完成了机泵设备单机试运的各项准备工作之后，下一步将进行正式的单机试运工作。根据设备管理行业的实际经验总结，单机试运中最容易出现的问题包括启动困难、轴承箱温度过高、振动偏高以及流体参数异常等。

2.1 启动困难

启动困难是机泵设备单机试运过程中经常碰到的一个问题，此问题的原因可能来源于驱动机方和被驱动机方两个方面。

首先是驱动机方面出现的问题，比如软启动出现故障，电机缺相启动，或者三相严重不平衡，造成动力功率不足，这个时候启动过程中声音和振动都很异常，启动肯定会归于失败。

其次是被驱动机方面出现的问题，例如水平安装的多级泵，工作温度高于或低于常温，在暖泵或预冷过程中无法做到泵内温度场均匀分布，机泵转子发生弯曲，使得转子和静子之间出现摩擦、卡涩，盘车异常困难，更谈不上启动。这里尤其要注意的一点是，在高温或低温状态下工作的多级泵应尽量选用立式安装的型号或者立式安装的单级高速泵，这样只要保证设备的垂直度就可以较好地解决泵内温度场均匀分布和排气顺畅的问题，机泵转子不会弯曲，更不会出现启动困难。较大的机泵如果启动电流过大，多数情况下与回流阀开度过大有关，而出口压力太高一般是因为回流阀开度过小。比较小的机泵，也出现过由于对中同心度过差造成启动、运行电流过大，电机热保护动作而试运失败的先例。

此外，在机泵工作介质黏度较大、易于结晶或者进口压力较大时，机泵需要的动力裕度较大，如果选型计算时不注意，选定的电机功率不足同样会造成启动、运行电流过大，电机热保护动作而试运失败，无法继续运行下去。

2.2 轴承箱温度过高

轴承箱温度高也是工程现场经常遇到的一个问题。需要注意的是，不但要密切关注轴承箱所能达到的温度值，更要留意工程现场实际的环境温度和轴承箱的温升差值。如果环境温度本身偏低，轴承箱允许温度值要在温升差值不变的前提下适当下调。轴承箱温度过高通常有下述起因。首先是异物问题，轴承箱内部不干净，有砂砾或者铁锈，使得摩擦加剧。再者，如果润滑油被水或者其他冲洗液体污染或者流量不足，也就难以起到润滑、降温作用。若润滑油临时更换，润滑油黏度过大或过小，也是选择不当的原因之一。

机泵轴承装配中出现问题，加热或推进时使得轴承受到过大应力作用，出现损伤，或者在运输过程中，机泵出现过大颠簸、倾斜，使得甩油环脱离正确位置，无法给轴承提供润滑油，都会造成轴承箱温度过度升高，直至损坏，所以机泵启动前，有必要确认甩油环位置正确。

2.3 振动偏高

振动偏高是第三个频繁出现的问题，并且可能的影响因素也确实很多，这里需要首先对比现场单机试运和厂家出厂测试的数据记录，尽量缩小范围，尽早聚焦关键因素。

根据单机试运实践经验，最有可能频繁出现的问题就是管线支撑不当，或者在管线和机泵法兰对接时应力过大从而造成机泵轴线远远偏离正确位置。进出口管线架空、管线和机泵法兰对口偏差过大、机泵四角调整不好地脚螺栓把紧力差别过大、连接螺栓松动、轴承出现问题都会造成振动偏高。

当介质工作温度高于或低于常温时，如管线膨胀或收缩受阻，有可能严重加剧管线和机泵法兰对接应力，使得振动飙升。当设备出现振动问题时，首先应当对振动信号进行频谱分析和瀑布图分析，了解振动频率的分布。根据振动幅度和频率随时间和速度变化的趋势，推算出振动的阶次特征和共振特征，确定振动的性质。而后针对各种振动影响因素，采取干涉—验证的办法逐个确定它们对当前振动的影响程度，找到对振动影响最大的根源性因素，并采取有针对性的措施，就可以解决振动问题。

2.4 流体参数

流体参数异常是单机试运中最后一个常见问题，一般与单机试运流程设置、流程中各个设备是否工作正常密切相关。

结合机泵的流量—压力性能曲线，通过对机泵运行参数的严密监测和记录分析，可了解试运设备的各方面状态。机泵运行中流量逐渐减少，很有可能是进口管线和设备没有清理干净，进口过滤器发生阻塞所致。机泵出口压力逐渐升高，则可能是出口换热器、过滤器冻堵或其他设备堵塞所致。如果离心泵进口管路系统存在倒U 形弯曲，在运行过程中会由于气穴造成泵的流量和压力大幅波动。多级离心泵水平安装泵内气体排不净时，也会有相同情况。如果机泵机壳里的流体温度异常升高，很有可能是介质流量过小。如果往复式压缩机进出口气阀处流体温度异常升高，很可能是这个气阀发生了内漏。如果离心式压缩机在温度偏高时发生喘振，那么很由可能是因为转速偏低、不足以支撑这时候压缩机的输出压力。研究、处理机泵设备单机试运中的各类问题时，必须和流程、机泵的特性相结合，才能有所斩获。