导热油泵振动值超标原因分析及整改措施

黄红俊，张朋岗，赵新奎

（中国石油塔里木油田公司天然气事业部，新疆库尔勒 841000）

0 引言

迪那作业区是西气东输一线的重要气源地之一，地处新疆库车县境内，东南距轮台县46 km，西南距库车县74 km，地面海拔（1000～2000）m。迪那油气处理厂导热油系统有3台AURA公司制造的炉子和4台导热油循环泵，如果将导热油比作石油工业油气处理装置的血液，那么导热油泵就是心脏，给血液流动提供动力，属于关键设备。迪那导热油泵于2009年底安装调试投产运行（3用1备），运行平稳。2016年开始出现部分泵振动趋势逐渐增大，严重影响了正常安全生产。

1 导热油泵振动值异常增大原因分析

1.1 导热油循环泵概况

迪那油气处理厂导热油系统共有4台导热油循环泵（2用2备），位号分别为P-4101A，P-4101B，P-4101C和P-4101D。4台导热油循环泵为同类型、同型号机泵，安装方式是整体撬装结构（图1）。

机泵为WEG（万高）公司生产的ETANORM SYA 80-250，由电机和悬臂泵组成。电机型号为280S/M-2，额定功率75 kW，电压380 V，额定电流134 A，转速2970 r/min，频率50 Hz。泵的流量为220 m3/h，额定扬程85 m，转速2900 r/min，工作温度220℃。

图1 现场机组

1.2 导热油循环泵状态监测数据分析

自2015年2月开始，A，B和D导热油循环泵振动趋势开始变大，均超过正常值，振动值存在波动。P-4101C泵振动较小，基本没变。

对机组进行频谱分析发现，泵频谱主要以转频为主，存在152 Hz频率成分，径向轴向都有较大的振动值，加速度振动较小。判断为联轴器对中不良造成振动。停机检查对中情况，发现联轴器对中确实发生了变化。重新调整对中后运行。之后做过多次调整（包括泵转子更换、机泵互换位置、调整对中等），但效果不明显，振动依然较大。

2017年5月，生产厂家对该机泵进行对中调整处理（P-4101A），之后对该机组进行专项检测。检测机身振动、管线及基础振动。振动值有所变化，但是振动依然超标。

2017年6月27日，再次对导热油泵P-4101B和P-4101C泵进行带负荷运行振动监测，和断开B泵联轴节进行电机单机运行振动检测（电机单试运行振动状态良好）。检测P-4101C泵振动值正常，P-4101B振动值较大（泵驱动端振动达到50 mm/s）。振动频谱结构无明显变化。

2017年9月，作业区把振动正常的P-4101C导热油泵的泵体和振动较大的P-4101A导热油泵的泵体互换位置后进行振动监测（图2、表1）。测试结果显示，本来运行较好的P-4101C泵，泵体调到P-4101A导热油泵位置时振动上涨；而本来振动较大的P-4101A泵，泵体调到P-4101C导热油泵位置时振动正常。说明机泵本身情况都是正常的，振动大小与泵本身关系不大。

图2 P4101A与P4101C互换位置前后的频谱图（有效值谱）

表1 P4101A与P4101C互换位置前后振动数据 mm/s

各机组测点加速度振动都在允许范围内，趋势相对平稳。

现场了解到，每次机组停机后检查对中情况，发现原对中情况都发生改变。P-4101B泵停止运行时，P-4101C泵各测点现场采集的振动数据比同时运行时降低了50%倍。

电机驱动端测点垂直方向及轴向振动较高。频谱以转频（50 Hz）为主，无其他异常频率。

泵两端振动都较高，频谱以转频（50 Hz）为主，伴有152.5 Hz频率成分。该频率跟轴承6314外圈缺陷频率接近，但是该频率在其他几个机泵上也同时存在。而之前已对泵轴承进行过更换，不可能出现同时损坏的情况。所以，排除轴承缺陷的可能性，该频率可能是某部件固有频率。

对机组基础及管线进行振动测量，机组基础各测点振动大小相差较大见表2，表2的测量类型为速度，特征值类型为有效值。

曾经电机拆开后单机运行，振动值在正常范围内（振动值最大2.2 mm/s）。频谱以转频为主，无其他异常频率（图3）。电机运行正常。

1.3 导热油循环泵振动值异常原因分析

依据行业振动相关标准、状态监测数据分析和现场安装运行情况，分析认为导热油泵存在以下问题：

（1）础刚度不足、箱形钢结构基础的分布刚度严重不均匀（不属于等刚度设计），基础钢板各点刚度差异很大，转子不平衡过大的激振力激发钢结构基础近50 Hz的某阶固频。

表2 机组的基础及管线振动数据 mm/s

（2）热态下受管道应力影响发生泵壳变形及产生较大轴向位移、径向位移，破坏了对中状态，也改变了叶轮与壳体的间隙。

（3）转子存在明显的平衡问题及热对中不良。

1.4 整改采取措施

图3 P4101B单试电机振动数据

（1）增加基础刚度，建议用混凝土填充或每台机组用单独基础做支点；或者废掉当前箱形钢结构基础，改成单台单独或2台用1个的钢结构基础，可以参照克拉的导热油泵基础。

（2）检查及消除管道应力，冷态对法兰的无力矩安装应该同时考虑到热态的温差应力的释放问题；改善管线支撑的问题，建议入口管线下部固定支撑改成阻尼支撑。

（3）对泵转子系统（带连轴节及叶轮）重新做动平衡，提高动平衡等级。

（4）调整和优化轴系对中，逐台泵筛选出合理的对中参数。

2 导热油循环泵振动值异常解决方案

综上所述，采取排除法对整改措施逐一落实，并及时采集振动数据进行分析，2009年安装方式是整体撬装结构，投产运行8 a后，由于项目建设基础存在缺陷，造成基础不实，运行时导热油循环泵振动值异常，最终确认增加基础刚度是解决3台导热油泵振动值异常的本质安全措施。采用2台用1个的钢结构基础和混凝土填充增加刚性强度的解决方法。

2018年6月，利用装置检修期间，对4台导热油循环泵采取整改措施。整改后，4台导热油循环泵振动值完全符合ISO 10816标准振动值下线要求。整改后的设备布置图和状态检测数据见图4～图6（巡检仪器型号BH550）。

3 结束语

图4 机组处理后的现场（2018-06-14）

通过这次技术改造，解决了导热油循环泵长期振动值异常问题，避免现场因导热油循环泵非计划停车检修可能造成全厂油气装置停工的风险，为装置设备本质安全、长周期生产提供了保障。

图5 机组基础处理后P-4101D的振动数据

图6 导热油炉循环泵3Hv和3Vv振动趋势及振动频谱对比