炼厂一循装置P-02B 振动分析及解决措施

王炎虎，兰 洋，程 勇，武金林，刘 新

（中国石油天然气集团独山子石化分公司，新疆克拉玛依 833699）

0 引言

离心泵是炼化装置常用的转动设备，大多数输送消防水的离心泵，都需要消防水泵进行加压，以满足灭火时对水压和水量的要求。此类设备比较重要，水泵维护不当产生故障势必影响灭火救援，造成不必要的损失。因此，炼化装置的消防泵日常维护要求较高，除了满足工艺要求之外，泵的振动级别应满足国家或行业要求，达到A 区或B 区运行，以免振动超标造成轴承和密封失效，造成突发故障，进一步引发次生事故，对炼化装置平稳运行造成重大损失。

使用带波形频谱功能的仪器对机泵开展状态监测和分析诊断，提前发现故障隐患，实现预知性检修[1]，避免造成恶性事故，已经成为行业共识，同时，对于指导设备检维修方向，实现精准检修，避免重复检修，提高装置安稳长运行水平，也会起到非常重要的作用。

该泵制造厂家为山东博泵科技股份有限公司，设备型号XBD80/135/1S80-50-250，工作介质为消防水，工作温度为常温，工作转速2960 r/min，见图1。该泵作为全厂消防水系统保持压力的设备，其重要性不言而喻。

图1 消防泵实物

1 故障现象

从日常监测数据看，2020 年4 月16 日该泵驱动端垂直方向数据为5.1 mm/s，按照GB/T 29531—2013 泵的振动测量与评价方法要求，该泵为三类泵，振动已达到C 区水平（4.5～7.1 mm/s），且垂直方向振动数据有恶化趋势，如不及时解决，势必会影响设备及装置的平稳运行。

2 故障分析

因车间要求尽快对机泵进行检修，设备检修人员于2020 年4 月16 日对该泵进行检修，拆检情况如下：

（1）径向圆跳动检查。对旧轴进行检查，旧轴弯曲度超标。

（2）测量叶轮与轴的配合间隙。叶轮配合处轴直径为34.8 mm，叶轮内孔直径为35.08 mm，间隙为0.28 mm。查阅中石油机泵检修规程，要求Φ35 mm 的轴与叶轮配合应为Φ35H7/f7，H7 查手册上偏差为0.039 mm，下偏差为0，f7 查手册上偏差为-0.025 mm，下偏差为-0.05 mm。由表得知，该泵轴与叶轮最大配合间隙为42.039-41.95=0.089 mm，最小配合间隙为42-41.975=-0.025 mm，即最大配合间隙为+0.089 mm，最小间隙为-0.025 mm，而实际轮与轴配合间隙为0.28 mm，间隙严重超标。

查阅该泵检修记录，该泵自2014 年3 月5 日大修，运行至2020 年，6 年没有更换过轴，该泵轴与叶轮内径磨损间隙超标，原因是长周期运行自然腐蚀磨损，工作介质为水也是造成该泵轴及叶轮腐蚀磨损的主要原因之一。

（3）复查中心。复查机泵对中数据，执行中石油检修规程，符合规程要求。

3 处理措施

（1）更换一根新主轴，检查主轴圆度、圆柱度、弯曲度、表面粗糙度等符合要求。

（2）更换新的叶轮，并调整叶轮与轴的配合间隙符合中石油检修规程。

（3）转子做动平衡，平衡精度符合技术要求。

（4）复查中心，机泵对中执行中石油检修规程，符合规程要求。

（5）该泵于2020 年4 月18 日现场试车，用VM63 测振仪监测该泵运行数据（表1）。

表1 机泵检修前后振动烈度表 mm/s

从表1 可以看出，检修后机泵最大振动4.2 mm/s，依然接近C 区，未达到预期目的。

4 振动分析

4.1 波形频谱分析

从2020 年4 月18 日试车振动列度数据可以看出，垂直方向振动大于水平方向，驱动端总体振动大于非驱动端。因此，对泵驱动端垂直振动波形频谱（图2）进行分析，波形总体存在周期性信号，夹杂其他干扰信号，频谱图中主要存在1×、2×、5×和6×频，其中，5×频（246.875 Hz）振动幅值3.77 mm/s，占通频振幅74%。叶轮5 个流道，为叶轮通过频率。

图2 驱动端垂直振动波形频谱

对泵非驱动端垂直振动波形频谱进行分析，波形同3Vv，存在周期性信号，夹杂其他干扰信号，频谱图中主要存在1×、2×、5×（246.875Hz）和6×频，其中，1×频振动幅值3.77mm/s，占通频振幅62%。

4.2 轴承故障特征频率分析

该泵前后轴承为6307，转速2960 r/min，计算其轴承故障特征频率为：内圈243.63 Hz，外圈151.04 Hz，滚动体99.35 Hz，保持架18.88 Hz。经分析，各测点频谱中无上述特征频率，说明轴承运行状态正常，可以排除轴承故障。

4.3 诊断结论及建议

（1）各频谱中无轴承特征故障频率，因此可以排除轴承故障。

（2）转子更换叶轮、开展动平衡试验，可以排除动平衡故障和转子松动故障。

综上所述，该泵很可能垂直方向存在结构性松动，比如基础刚性不足等问题，同时存在偏离工况运行的情况，建议对基础进行检查，比如灌浆情况、基础刚性是否薄弱，同时，对工艺参数进行调整，使其满足工艺需求的前提下，尽量降低振动幅值。

5 处理措施

2020 年4 月28 日对现场基础进行检查，电机和泵使用整体框架，基础灌浆不足，同时，泵下方基础钢板薄弱，导致垂直方向刚性差，最终放大泵整体振动。对此，在泵驱动端下方基础钢板下面安装螺丝千斤顶（图3），同时，工艺车间对出口阀进行了微调，泵最大振动从5.1 mm/s 降至2.5 mm/s（表2），降幅51%，机泵振动从C 区降至B 区。

图3 安装螺栓千斤顶

表2 机泵处理前后振动烈度 mm/s

6 总结

使用常规手段对机泵进行检修，如更换配件、转子动平衡后，若结果不太理想，应采用波形频谱分析技术，对故障原因和部位进行精密分析，根据诊断结论制定针对性检修措施。对基础刚性故障，采用制作专用支撑或螺纹千斤顶的方式提高基础刚性，可以及时有效解决设计、安装等长期存在的问题，对实现设备精准检修，提高设备检修管理水平，保证设备安全平稳长周期运行，都会起到积极的作用。