平台离心泵故障诊断及实例分析

林毅，杨新强

（中海石油技术检测中心状态监测分公司，天津塘沽300452）

1 引言

离心泵应用广泛，它以种类多、效率高、较经济、用途广等优点在各油田的海上平台及陆地终端各环节的生产系统中大量使用。由于海上平台环境特殊，而且维护成本相对较高，准确对离心泵的运行状态进行状态监测及进行故障分析，在当今已是行之有效的技术手段。振动在机械设备中普遍存在，当其内部发生异常故障时，振动幅值会随之变化，将采集到的异常信号进行频谱分析可查出故障原因及部位。

2 离心泵故障的产生

离心泵产生的故障种类多，表现形式多种多样。根据故障发生的性质可分为以下四类：

(1)由于各种原因使泵的性能达不到使用的要求，即所谓性能的故障；

(2)由于液体的腐蚀或机械磨损所发生的故障；

(3)填料密封或机械密封损坏而发生的故障；

(4)其它各种机械事故所造成的故障。

3 平台最常见的几种故障实例及分析

2008年12月份，在某平台下甲板处测量一台闭式排放泵（见图1，泵的参数见表1），监测数据显示该设备振动偏高，尤其是泵两端，振动速度值最大可达到25mm/s，已经处于高值报警的范围，该泵担任着平台输送污油、水等腐蚀性较强介质的任务，平日里该泵间歇运转，每日累计工作时间约为12小时，启动时工作人员站在甲板附近已感觉有强烈震感存在。

经分析发现，该设备由于泵输送的介质腐蚀较强烈，该泵的叶轮、口环、导流叶及叶轮等泵结构都存在有大量部件腐蚀剥落和泵内部件严重磨损等情况。2008年9月份以后泵的振动值明显增大，时域图中显示泵的驱动端存在着明显冲击，速度总值为9.827mm/s，频谱图中除了较高的一倍工频外，其他频域未见其他的明显异常情况存在（见图2、图3）。

表1

图1

结合泵的频谱数据分析比较后，判断为泵叶轮、平衡盘存在严重腐蚀磨损导致泵内转子产生了较大不平衡力，使转子的轴向和径向的振动值都显著增高，其故障特征易和联轴器不对中现象混淆。

（一）离心泵的轴承故障

泵轴承故障是最为常见的，轴承属于耗材又是易损件，不平衡、不对中、装配不当或润滑不良、材质、制造等原因都会造成泵轴承的故障，同时轴承的故障也会引起叶轮的磨损。某台注水增压泵在故障前采集的几次数据中，泵驱动端加速度包络值平均为78.05gE,速度值21.89mm/s，图谱中表现为轴承故障(见图4)。

随后平台将该泵返回陆地进行解体维修，解体后发现该泵泵轴轴头弯曲，轴承出现严重的锈蚀、并有跑外圈的迹象。随后平台对该泵进行维修，更换了端泵轴和轴承，重新严格进行联轴器对中，目前该设备运行基本正常。

（二）离心泵的叶轮故障

某平台一台两级离心泵，流量为3m3/h，功率为2kW。业主反映设备振动近期一直偏高，经分析频谱时发现，频谱图中存在300 Hz峰值及其谐波，并以3倍谐波为中心产生边频，因此判断该设备的叶轮部位存在故障。建议对该泵解体，检查叶轮。随即维修单位停泵检修，发现首级半开式叶轮的叶片端部已全部受损，叶轮已不能使用。

图2 2008年9月份采集到的数据样本

图3 2009年2月份的振动值呈明显上升趋势

图4

（三）泵联轴器不对中

某平台原油外输泵，为12级水平剖分式离心泵，功率132 kW，承担向陆地处理厂输送原油的任务。监测过程中，发现该泵驱动端频谱中存在较大振动。经频谱分析，频谱图以1倍工频和2倍工频为主，为典型的联轴器不对中现象。

平台采纳建议后，安排对该设备进行联轴器对中。维修过程中发现该泵不对中的量达到0.80mm。经重新对中，设备振动幅值大幅度降低，设备运行恢复正常。

（四）离心泵的气蚀

除了以上一些常见故障外，气蚀也是影响离心泵正常运行的主要故障之一。因受泵介质工况影响，离心泵比较容易产生气蚀，例如吸入液面下降或灌注头高度不够，压力低；介质温度升高，饱和蒸汽压加大(指易于汽化的介质)；液体流速增高，阻力损失加大。

根据经验，相当一部分离心泵产生气蚀是由于生产工艺系统中含砂、杂质或气体，经滤器的过滤后仍然存在部分颗粒细微的杂质，或者滤器在选购和设计时不能满足现场工艺系统的要求，因而导致设备入口较脏，滤器被堵塞，泵吸入压力过低。

4 结束语

熟练地运用状态监测技术，迅速地对设备的故障进行比较准确的判断，并相应作出快速决策，能更迅速、有效地确定维修策略。在实际工作中我们运用状态监测技术对离心泵的不同故障做出分类诊断分析，比较准确地判断出故障部位，有效提高检查与维修的质量，保证离心泵的使用安全。

[1]黄文虎，夏松波.设备故障诊断原理技术及应用［M］.科学出版社，1996.8.

[2]夏虹，刘永阔.设备故障诊断技术[M].哈尔滨工业大学出版社，2009.11.

[3]胡安定.石油化工设备维护检修技术［M］.中国石化出版社，2008

[4]SKF公司.状态监测与故障诊断培训教材［Z］.