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P1018A号蜡油泵水平振动原因分析与处理措施
2017-02-27 16:11:28 字体大小:【
【摘要】针对中石化九江分公司一套常压装置中减三线蜡油泵1018A检修后出现在热态下盘不动车以及出现水平振动大的现象,通过对影响其振动的关键因素进行分析,诊断故障产生原因,最终找出进口管线对泵体的附加应力是造成该热油泵水平振动大的原因。最后通过调整进口管线弹簧吊架和固定支架,消除了故障,为装置的安全生产提供了保障。
【关键词】蜡油泵盘不动车振动附加应力
一、前言
针对某石化分公司500万t/a一套常减压装置中P1018是减三线蜡油泵在运行中振动超标现象,对该泵
进行盘不动车抢修,拆开检查发现非联端轴承烧死,同时叶轮口环磨损,轴在叶轮处和止推轴承处弯曲,弯曲度0.22mm(表值)。按检修规程检修后,冷态盘车正常,随着泵体温度升高至150~200℃(灌泵温度),这时泵就盘不动了,为此重复拆检三次,每次叶轮口环均有磨痕,为此对叶轮口环间隙进行三次加大处理,处理后口环间隙达2.0mm,热泵后可盘车,但水平振动大,这将会影响机组使用寿命,并加剧设备老化,直接影响下游产品生产效益,严重时甚至使机组无法正常工作。因此,需要对
蜡油泵振动原因进行分析,并提出相应的工程改造措施,对泵的安全稳定运行具有重要意义。
二、原因分析
现场P1018减三线蜡油泵运行状态分析,共两台,一开一备状态,其设计参数如下:设计温度360℃,设计压力2.0MPa,电动机功率450kW,转速2 950r/min,为单级双吸两端支承泵(见图1),其主要由壳体、叶轮、轴、机械密封以及轴承(箱)组成;轴承为油雾润滑。
针对旋转机械振动过大现象,常对泵轴及同心度、叶轮、转子平衡以及管线附加应力等方面进行检测,为保证检查结果准确性,分别逐一对其检测。

图1 P1018减三线蜡油泵现场

1. 轴检查
该泵检修期间曾用过三根轴,表面硬度分别为160HBW、190HBW和240HBW,其中一根硬度为190HBW的轴,装配后曾用管钳盘动过,后拆下检查轴弯了0.3mm。最后新到轴,硬度为240~250HBW,符合要求,检修后热泵也发生过盘不动车,拆下检查轴弯曲没变,为0.02mm,其他检查符合要求,说明该轴弯曲造成盘不动车、水平振动大可以排除。
2. 叶轮检查
首先是检查叶轮口环间隙, 按石化检维修规程要求热油泵口环间隙为0.8~1.0mm,在运行泵间隙为1.0mm,考虑到管线应力作用和口环径向圆跳动0.1~0.2mm,整套转子叶轮口环送到机加工将间隙调整至1.4mm左右,但装配后热泵仍盘不动。说明叶轮口环间隙不是造成泵盘不动车、水平振动大的主要原因。
3. 同心度检查
根据叶轮口轮磨痕状况,也有可能为转子不同心造成。为此对轴承箱本体轴承外径孔与止口同心表值0.02mm、轴承箱与壳体同心进行检查,最大表值调到0.06mm,依据口环间隙值是不会造成盘不动车的。
4. 转子动平衡检查
转子动平衡不好常有以下几种情况:一是转子上零部件缺损,二是叶轮结垢严重不均,三是固定在转子上的零部件松动、变形、移位。前几根轴因弯曲都做过动平衡,数据均达标。新轴弯曲量、硬度都好,进行试泵后发现水平振动大。通过转子部件动平衡试验后,不平衡量由31g降到4.8g,达到动平衡规定标准。对达标后的泵重新试验发现水平振动仍达13mm/s,依然严重超标。因此,转子动平衡不是引起泵水平振动大的主要因素。
5. 管线附加应力
P1018A装配后重新试泵,冷态盘车正常和热态又盘不动。这时采取把泵支脚4个螺栓松开,突然整泵有悬空松动的状态,用钭铁把泵试着往上慢慢抬起,此时该泵可以盘动,不过有点偏紧,从而确定管线应力是造成盘不动车、水平振动大主要原因。为此进行管线无应力检查,撤压、冷却、脱开泵进出口法兰,只见冷态进口管管线法兰与泵体法兰轴向有将近40mm间隙,圆周方向偏差20mm。
三、处理措施
通过对引起蜡油泵水平振动过大原因分析,针对性地提出相应的处理措施:
1)根据轴弯曲情况和硬度检测,最后从原厂家买了一根新轴,硬度为240~250HBW,材质为30Cr13(前两根材质为316),其他检测数据符合要求。
2)叶轮口环用不锈钢材质,间隙值最终为2.0mm(催化油浆泵间隙值)。
3)对轴承进行更换,为确保质量换成了进口轴承,同时定位间隙控制在0.1mm。
4)对泵轴热膨胀进行计算,根据不锈钢材质线胀系数为10.4×10-6/℃、泵轴在介质热态长度1.5m,
工作温度350℃,确定膜片联轴器预拉伸量为4.5mm左右,通过冷态和热态进行校正;同时泵找正值为圆周0.06mm、轴向0.03mm。
5)管线应力调整。主要可以分为如下三部分:首先,为确保进口管线无应力,消除管线法兰对泵体法兰偏差,先是通过1#弹簧吊架挂松螺纹往下放入口管线,均达不到效果,可见此受力点影响不大。
其中1#弹簧吊架位置如图2a所示。其次,调整2#固定支架,抽掉底座2块钢板,厚度24mm左右,这时把泵进口管线法兰与泵体法兰对齐,基本上没有附加应力,重新装上法兰螺栓热泵。通过测量泵体温度慢慢到200℃左右时,还是盘不动车。观测到2#固定支架(见图2b)与管线脱开不起作用,间隙值大概40mm(把泵体温度降下后此处又没有间隙),此间隙值和入口管线张口对应上,可以判定此时受力全在泵体和3#固定支架上;所以在2#固定支架上重新加入4块钢板,厚度约为48mm,重新盘车轻松自如。
最后,试泵后曾出现振动大,振动烈度为11~13mm/s,当时也认为口环间隙大可能有影响;但通过和另外运行B台比较,发现该B台泵3#固定支架和管线没有接触,而B台泵运行良好,振动为5mm/s左右,为此在2#固定支架上再加了10mm左右四氟板确保A泵的3#固定支架(见图2c)悬空,以达到把进口管线后部提起,从而最大限度降低进口管线对泵体的附加应力,调整后振动降到4mm/s左右,完全达标。最终做好保温,泵正常运行。

(a)1#弹簧吊架

(b)2#固定支架

(c)3#固定支架

图2 管线应力调整

四、结语
该泵因盘不动车而进行大修,对泵体和出入口管线并没动,所以在原因分析和处理过程中并没对管
线热应力引起足够重视,重点放在了叶轮口环间隙和轴弯曲上,未成功解决问题。但该泵口环间隙增大至2.0mm运行正常,进一步证明该温度下热油泵间隙值的可控性和可行性。另外本次热油泵检修,需吸取教训的是不但要按规程和要求进行,同时也要对热膨胀相当重视,一旦产生热应力,破坏力是不可估量的,对之进行处理也是相当麻烦和困难,无法用常规手段控制。对设备初次安装,管线支撑、约束、无应力配管,不但要设计合理,实施中更要认真对待。从处理后运行至今,水平振动为4mm/s左右,完全达标。说明进口管线对泵体的附加应力是造成泵水平振动大主要原因。
参考文献
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