丙烯塔回流泵驱动电机振动高原因分析与措施

李早东，彭 磊

（中国石油兰州石化公司，甘肃兰州 730060）

0 引言

某乙烯装置丙烯精馏塔回流泵是乙烯装置丙烯精馏系统的重要设备，其主要作用是输送精馏塔底介质去精馏塔塔顶，形成精馏塔回流系统，为产出合格丙烯提供必要条件。

1 丙烯塔回流泵系统

该丙烯塔回流泵2006 年投产，投用后运行良好，泵和驱动电机的主要参数见表1。2022 年11 月11 日，该泵驱动电机负载端和自由端振动均发生明显的上升趋势。

表1 丙烯塔回流泵基本参数

2 振动分析方法及优点

本文主要采用的方法是包络谱解调分析方法。包络解调分析理论的优点是，可以将与故障相关的信息从高频调制信号中解调出来，避免与低频噪声混淆。通过利用包络解调原理对轴承的状态进行监测和故障诊断，能够尽早发现轴承早期出现的故障，为轴承的运行状态监测和寿命评估提供更多的数据支持。

本文研究所采用数据均来源于某公司开发的动设备状态监测与故障预警平台，该设备振动信号传感器配置位置如图1所示。

图1 设备状态监测传感器配置位置

3 振动异常分析

3.1 故障现象

分析近一个月设备运行监测数据，11 月11 日之前，各测点振动速度有效值整体变化趋势比较平稳，其中，1Hv（自由端）、2Hv（负载端）测点振动值2.8～5.5 mm/s，其他测点速度有效值在1.5 mm/s 以内。加速度标度峰值，除2Ha 测点加速度值在3～23 m/s2区间内大幅变动外，其他测点加速度变化趋势平稳，均处于8 m/s2以内。11 月11 日开始，1Hv、2Hv 测点速度有效值幅值显著升高，并呈现不断上升的趋势，最终达到12 mm/s 左右，2Ha 测点加速度标度峰值也随之不断波动（图2）。

图2 丙烯塔电机振动速度和加速度趋势

3.2 故障分析

1Hv、2Hv 的频谱图和包络谱图分析如图3所示，11月11 日驱动电机振动有效值发生突变前，1Hv、2Hv 测点频谱主要表现为工频突出，最高可达6.15 mm/s，为电机转子不平衡特征。2Ha 加速度测点频谱主要贡献频率为3512.1 Hz，加速度值为3.64 m/s2，并左右伴有±1001 Hz 的边带频率。包络谱分析结果显示，轴承2 此时存在外圈故障频率，结合频谱特性分析外圈故障尚处于早期阶段。

图3 有效值突变前测点频谱特性

如图4 所示，有效值突变后1Hv、2Hv 测点频谱工频幅值显著升，高达12.42 mm/s，说明此时电机转子不平衡故障明显加重，同时2Ha 测点加速度频谱中依然是35 101 Hz 为主要贡献频率，此时加速度值高达5.86 m/s2，且左右伴有±1001 Hz 边带频率，有转子或者轴承松动迹象特征。此外，包络谱中轴承外圈故障频率幅值也开始占主导地位，轴承2 外圈故障恶化。

图4 有效值突变后测点频谱特性

3.3 故障诊断

根据故障分析可知，电机转子存在不平衡特征，电机轴承运行初期，该不平衡特征并不会对电机的运行造成影响，但随着电机运行，该不平衡特征最终诱发轴承故障，导致轴承2 外圈故障的恶化。根据振动值上升情况，建议尽快进行检修，检查转子的动平衡状态、是否存在松动，并检查轴承2 外圈损伤情况。

4 检修情况及后续运行

2022 年11 月17 日对该泵驱动电机进行检修，更换电机两侧轴承。检修后的电机振动速度有效值由原来的12 mm/s 左右下降至2 mm/s 以下，且运行稳定。

同时对拆下的轴承进行解体，发现电机驱动端圆柱滚子轴承外圈、内圈、滚动体均产生了不同程度的划痕，验证了此次故障诊断的准确性。

5 结束语

此次丙烯精馏塔回流泵电机振动高的故障诊断，不但精准地找到了电机振动高的根本原因，为此后的检修明确了方向，同时也为电机精准检修和检修策略的制定提供了依据和理论支撑。