抽余液塔底泵振动异常分析

罗显军

（中国石油四川石化有限责任公司， 四川 彭州 611930）

1 概述

芳烃联合装置抽出液塔底泵由大连苏尔寿泵有限公司制造，该泵规格型号为BBTD-6×8×15c，采用卧式两级（首级双吸，次级单吸闭式叶轮），径向剖分、中心支撑、两端轴承支撑顶进顶出的设计。

图1 机泵结构图

2 振动异常现象特征及排查过程

该泵在正常运行时表现为振动不稳定现象，驱动端和非驱动端水平针对值在5.0-7.0mm/s波动，经过排查检修后，该泵开泵时振动较低，在2.4mm/s左右，随着运行时间的延长，该泵振值逐渐上升，运行4h后振动值超过7.1mm/s，进入D区运行时，现场实时监控，上升至8.5mm/s时无缓解趋势，只得停泵进行原因分析。

3 振动异常分析

通过状态监测对此泵进行监测分析：

图2 电机驱动端

图3 泵驱动端加速度波形频谱图

通过图2、图3电机和泵振动加速度波形频谱图。电机两端加速度峰值主要以50Hz电气频率及其高次谐波为主，且主要集中在1800Hz-2400Hz，在高频段无噪声频率，也无明显的轴承缺陷频率；泵驱动端、非驱动端无明显异常。

该泵停运后，生产部立即组织设备检修部、专业维保及设备原厂家专业人员进行讨论，结合离线监测系统数据，进行逐一排查。

4 机泵异常振动问题排查

4.1 机泵解体对转子重新动平衡试验，口环、喉部衬套、轴承等各部位间隙重新检查、调整。

4.1.1 对轴跳动进行检查

图4 转子轴跳动检查

表1 轴跳动数据

4.1.2 对口环及口环间隙进行检查

两级叶轮口环有轻微的拉痕（检修前泵盘车无卡涩点），非驱动端轴承有跑外圈现象，轴承压盖有磨损的痕迹，并进行了修复。

图5 叶轮口环轻微的拉痕并进行修复

表2 修复后的口环间隙值

4.1.3 对转子进行动平衡

图5 转子动平衡后数据

为了排除由于转子不平衡导致的泵振动，对该转子的动平衡进行了检测和修复，平衡前8.15g、9.32g；平衡后为550mg、2.23g，最终结果为，其精度已经达到多级筒袋泵ISO1940 G2.5的标准。

4.1.4 对轴承箱体进行检查

图6 轴承箱体做定位销

对轴承箱体进行检查时发现缺少定位销，为防止机泵在运行过程中箱体下沉，在本次检修过程中对箱体进行调整后，重新打定位销。

4.1.5 管应力调整

为确保因管应力影响机泵运行，在本次检修中对管应力进行了检查调整。将泵进出口法兰断开，使泵在自由状态下进行对中，对中完毕后，调整管线，保证机泵出入口管线无应力存在。现场调整支吊架以后泵与支座间的间隙减小到0.60mm。

表3 管应力调整后各部位数据

4.1.6 机泵共用底座加固

针对状态监测分析，此泵存在安装重心较高，导致基础偏软的情况，对泵体箱式基座的外侧钢板采用筋板（δ=16mm）进行加固，以增强泵体基座的径向水平刚度，对电机基座两侧采用筋板进行对称加固，对电机基座之间采用槽钢进行支撑，以保证基座的水平刚度。

4.1.7 对电机进行在线监测

表4 电机基础信息表

根据现场设备安装和结构特征，制订了检测方案，具体的传感器测点布置方案如图8所示，每个测点位重复3次数据测量。

图8 电机监测点

启机运行初期，各方向振动值均处于正常水平，而运行大约1小时后，电机水平方向振动征兆逐渐劣化，电机的水平方向振动超标，达到6.07mm/s。

通过信号分析、征兆劣化特征、检维修历史等信息，逐步可排除诸如联轴器不对中、转子不对中、转子动平衡问题等可能；同时，目前振动数值相对较小，且出现时间不长，属于早期征兆。因此，最终得出以下诊断结论：

转子有轻度热弯曲现象；机体有轻度热变形现象。

针对此结论，通过对生产部所属电机进行排查，将另一台在用泵的相同型号的备用电机进行更换，更换后启机带负荷试运，振值最高2.1mm/s。运行72h后一直比较稳定，没有再出现振值上升的趋势。

5 结束语

综上所述，本次机泵振动异常主要原因是由电机引起的，该电机出现的故障征兆，在工业设备中有较强的“非典型性”，并不常见。根据前述信号分析和推断，部件的热变形可能性更大，其振动信号特征尤其与转子轻微热弯曲故障吻合度更高。

对于转子热弯曲而言，通常由以下几个原因导致：

（1）拆装过盈件时，对转轴进行超限加热，或轴承等部件加热过高，对轴产生了热影响，极易导致不可逆的刚度、强度损伤（未发现此类维修问题的记录）。

（2）生产过程中电机频繁启停，或启机失败后，未按要求冷机便再次启机，或瞬间过载，易导致转子过热，对其造成不可逆损伤（据现场交流，操作均按规定进行，未有类似行为的记录）。

（3）长时间停机不盘车，导致转子微量下垂变形（现场盘车频率是1次/天，符合要求）。

（4）转子有断条问题，在启机时瞬间温升过高，导致转轴热损伤（经对电机进行检查后未发现此问题）。

（5）设备生产制造缺陷，轴的加工精度、材料热处理、材料不均匀性等问题，长时间运转后，也会导致轴热应变（经过对电机进行重新动平衡后，此电机运行正常。

◆参考文献

[1] 张涵，化工机器[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2] 沈庆根.化工机器故障诊断技术[M].杭州：浙江大学出版社，1994.

[3] 陈大喜. 机械设备故障诊断基础知识[M].长沙：湖南大学出版社，1987.