精丙烯塔中间泵负荷试车振动原因分析及处理

李斌张君满

（中海油东方石化有限责任公司)

精丙烯塔中间泵负荷试车振动原因分析及处理

李斌*张君满

（中海油东方石化有限责任公司)

精丙烯塔中间泵发生泵体及管道振动严重超标现象的原因是多方面的，包括基础与管线施工质量问题、管道设计不符合规范要求、转子不平衡、转子与壳体的同心度不够、叶轮口环间隙过小、介质流量不在最佳工作区等。针对存在的问题进行了相应的处理，如重新调整泵底座及管道、使管道法兰满足无应力安装要求、清理管道及过滤器内异物、重新做转子动平衡等，解决了泵体及管道振动超标的问题，满足了生产要求。

离心泵 管道 振动 转子 叶轮 安装

0 概述

中海油东方石化有限公司气分装置精丙烯塔中间泵，由大连深蓝泵业有限公司设计制造，单级悬臂式结构，型号EAP9 300K6-630，电机功率400 kW，介质C3，介质密度460.8 kg/m3，扬程145 m，流量853.3 m3/h，转速1475 r/min，入口压力1.95 MPa(G)，出口压力2.62 MPa(G)。该泵的主要作用是将精丙烯塔之B塔的介质抽送到A塔。该设备在用水进行负荷试车时，发生振动严重超标，泵体前轴承处水平振动达23 mm/s，入口过滤器及法兰等处振动超过3 mm/s，出口管道支撑及单向阀处振动达到15 mm/s。

本文对泵体及管道发生振动的原因进行了分析，并针对存在的问题采取了措施，如重新调整泵底座及管道等，从而解决了振动超标的问题。

1 泵振动原因分析

1.1 基础与管线施工质量问题

作为转动设备，离心泵本身会有一定的振动，如果管线和泵体没有固定好，这些微振会通过流体的流动由泵传递给管线，在管路系统刚度不够的情况下，会发生一种结构共振。若泵的基础质量太小或固定不牢靠，当泵本身的振动和基础的振动频率一致时，也可引起振动，形成激烈的共振[1]。

1.2 管路设计存在的问题

离心泵的入口管路直管段过短，不符合规范要求（见图1）。通常，离心泵的管路配置应注意下述问题：（1）泵入口前的直管段长度不应小于入口直径的3倍[2]，见图2。（2）若入口容器的破沫器、过滤器、管道等被异物堵塞，阀门未全开，就可能使管道压力降增大。这样，介质到达泵入口处时压力就会小于或等于介质的饱和蒸汽压，造成介质汽化，发生汽蚀现象。

图1 泵现场配管图

图2 吸入管安装

1.3 转子不平衡

转动件由于本身形状不对称、加工上存在误差、组装安装不当、运转时产生变形、转动件破损磨耗及转动件附着异物等均可造成转子不平衡。即使转子静态平衡了，若转子在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，仍会产生不平衡的离心力，造成动态不平衡，从而产生振动。

1.4 转子与壳体的同心度误差

泵的壳体受外力作用及其他因素的影响发生变形，或安装时未正确进行电机找正，造成转子与壳体不同心。

1.5 叶轮口环间隙过小

拆检发现，叶轮口环处有六处呈对称磨损的痕迹，应属口环间隙较小所致。开工初期，泵前容器及管线内存在焊渣、铁锈等杂物，冲刷至泵内，磨损叶轮口环，造成泵体振动。

1.6 介质流量不在最佳工作区

任何一台离心泵都有一个最佳工作范围，体现在泵的性能曲线上就有一个最佳效率点。离心泵的振动随流量而变化，通常在最佳效率点流量附近振动值最小，远离最佳效率点时随着流量的增大或减小振动值反而增加。

应该让泵在优先工作区运行。该工作区位于叶轮最佳效率点流量的70%～120%区间内。额定流量点应当位于叶轮最佳效率点流量的80%～110%区间内[3]。从设备随机资料的性能试验记录（见表1）中可以看出，该泵的最佳效率点流量为981 m3/h，故该泵的优先工作区流量为686.7～1 177.2 m3/h。

在负荷试车时使用的介质是水，其密度远大于正常工作时介质C3的密度。在电动机超负荷400 kW运行的情况下，泵的流量（见表1）在500 m3/h左右，小于泵的最佳工作范围，泵始终在偏小流量下运行，因此产生较大振动。

表1 泵性能试验记录

2 解决方法

2.1 基础找平和管道无应力安装

重新垫平泵座基础，把紧地脚螺栓后二次灌浆。出、入口管道法兰重新拆卸安装，达到接管上的所有法兰螺栓在自由状态下全部可以在螺栓孔中顺利通过，法兰密封面的平行偏差及间距符合无应力安装标准(见表2)[4]。

表2 法兰密封面间的平行偏差及间距（单位：mm）

2.2 对管道设计问题分别进行分析处理

（1）考虑到装置现场其它多数泵的入口管道直管段长度的设计也存在不大于泵入口直径3倍的情况，而那些泵在负荷试车时并未发生振动超标的情况，因此可排除泵入口直管段长度不够为泵振动的主要原因，加之现场空间有限，故该项未做整改。

（2）反复用水冲洗泵入口容器及管道，清除异物；打开过滤器，清除堆积物；全开阀门。在泵出口管线转弯高点处加排气阀，开泵前灌泵排尽管道内的空气，避免发生汽蚀现象。

2.3 转子动平衡与电机找正

检查转子情况，重新做转子动平衡，消除转子不平衡的因素。

重新安装，按设备随机资料要求进行电机找正。机组对中后，利用百分表检测安装盘的外圆及端面，外圆及端面的跳动均不大于0.05 mm。

2.4 检查调整叶轮口环间隙

修磨叶轮口环，按厂家提供的拆装检修说明书要求调整叶轮口环间隙，详见表3。

对于表3应当注意下述几点：

（1）非咬合性材料为铸铁、碳钢、马氏体不锈钢、双向不锈钢（PH50）等。（2）咬合性材料为奥氏体不锈钢、镍、高镍基合金、钛、钛合金等。（3）一对口环中只要有一个是非咬合性材料就可以采用非咬合性材料直径间隙；如果两个都是咬合性材料，需要采用咬合性材料直径间隙。

（4）当泵送温度大于150℃时，泵口环直径间隙增加0.125 mm，以后每增加100℃，口环直径间隙增加0.125 mm。

表3 叶轮口环间隙（单位：mm）

2.5 增设回流管线

在泵出口增设回流管线，连通到泵入口的容器内，在工艺需要较小流量时打开泵出口的回流管线，以调节流量，防止泵在非高效工作区运转。根据现场实际状况，由大连深蓝泵业有限公司重新设计制造两个新叶轮，新叶轮高效点流量为850 m3/ h，高效点扬程为135 m，泵最小流量低至250 m3/ h，可使泵的运行处于优先工作区。

3 结论

本文分析了可能引起气分装置精丙烯塔中间泵负荷试车时振动超标的各种因素。通过对泵基础、管线、转子、同心度、叶轮等各部分设计、制造、安装的检查调整及改造，使该泵泵体及管道各处的振动值均降到3.0 mm/s以下，满足了该泵购买技术协议中轴承箱振动速度≤3.9 mm/s的要求。

[1]刘红云，卢捍卫.离心泵振动原因分析和解决方案[J].炼油技术与工程，2009(6)：20-24.

[2]GB 50275—2010风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

[3]美国石油学会.石油、重化学和天然气工业用离心泵标准[S].API 610：17.

[4]中国石化集团第五建设公司.SH 3501—2002石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范[S].北京：中国石化出版社，2003.

Cause Analysis and Treatments for the Loading Test Vibration in the Intermediate Pump of Fine Propylene Tower

Li Bin Zhang Junman

The reasons for fine propylene tower intermediate pump to have severely excessive vibration in the pump and pipelines are many aspects,including base and pipeline construction quality issue,pipeline design unsatisfied the requirement,the imbalance of the rotor,insufficient concentricity between rotor and shell,narrow gap between impeller mouth rings,medium flow deviating from optimal working range,etc..The corresponding measures are carried out to target these problems,including the readjustment of pump base and pipelines,making pipe flange meet the stress-free installation requirement,cleaning pipeline and foreign body in filter,dynamic rebalancing of rotors,etc..These measures solve the problem of the excessive vibration issues in the pump and pipelines and satisfies the production needs.

Centrifugal pump;Pipeline;Vibration;Rotor,Impeller;Installation

TQ 051.21

2014-10-19）

*李斌，男，1971年生，工程师。东方市，572600。