平臺(tái)離心泵故障診斷及實(shí)例分析

林毅，楊新強(qiáng)

（中海石油技術(shù)檢測(cè)中心狀態(tài)監(jiān)測(cè)分公司，天津塘沽300452）

1 引言

離心泵應(yīng)用廣泛，它以種類多、效率高、較經(jīng)濟(jì)、用途廣等優(yōu)點(diǎn)在各油田的海上平臺(tái)及陸地終端各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)系統(tǒng)中大量使用。由于海上平臺(tái)環(huán)境特殊，而且維護(hù)成本相對(duì)較高，準(zhǔn)確對(duì)離心泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及進(jìn)行故障分析，在當(dāng)今已是行之有效的技術(shù)手段。振動(dòng)在機(jī)械設(shè)備中普遍存在，當(dāng)其內(nèi)部發(fā)生異常故障時(shí)，振動(dòng)幅值會(huì)隨之變化，將采集到的異常信號(hào)進(jìn)行頻譜分析可查出故障原因及部位。

2 離心泵故障的產(chǎn)生

離心泵產(chǎn)生的故障種類多，表現(xiàn)形式多種多樣。根據(jù)故障發(fā)生的性質(zhì)可分為以下四類：

(1)由于各種原因使泵的性能達(dá)不到使用的要求，即所謂性能的故障；

(2)由于液體的腐蝕或機(jī)械磨損所發(fā)生的故障；

(3)填料密封或機(jī)械密封損壞而發(fā)生的故障；

(4)其它各種機(jī)械事故所造成的故障。

3 平臺(tái)最常見的幾種故障實(shí)例及分析

2008年12月份，在某平臺(tái)下甲板處測(cè)量一臺(tái)閉式排放泵（見圖1，泵的參數(shù)見表1），監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示該設(shè)備振動(dòng)偏高，尤其是泵兩端，振動(dòng)速度值最大可達(dá)到25mm/s，已經(jīng)處于高值報(bào)警的范圍，該泵擔(dān)任著平臺(tái)輸送污油、水等腐蝕性較強(qiáng)介質(zhì)的任務(wù)，平日里該泵間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，每日累計(jì)工作時(shí)間約為12小時(shí)，啟動(dòng)時(shí)工作人員站在甲板附近已感覺有強(qiáng)烈震感存在。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備由于泵輸送的介質(zhì)腐蝕較強(qiáng)烈，該泵的葉輪、口環(huán)、導(dǎo)流葉及葉輪等泵結(jié)構(gòu)都存在有大量部件腐蝕剝落和泵內(nèi)部件嚴(yán)重磨損等情況。2008年9月份以后泵的振動(dòng)值明顯增大，時(shí)域圖中顯示泵的驅(qū)動(dòng)端存在著明顯沖擊，速度總值為9.827mm/s，頻譜圖中除了較高的一倍工頻外，其他頻域未見其他的明顯異常情況存在（見圖2、圖3）。

表1

圖1

結(jié)合泵的頻譜數(shù)據(jù)分析比較后，判斷為泵葉輪、平衡盤存在嚴(yán)重腐蝕磨損導(dǎo)致泵內(nèi)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了較大不平衡力，使轉(zhuǎn)子的軸向和徑向的振動(dòng)值都顯著增高，其故障特征易和聯(lián)軸器不對(duì)中現(xiàn)象混淆。

（一）離心泵的軸承故障

泵軸承故障是最為常見的，軸承屬于耗材又是易損件，不平衡、不對(duì)中、裝配不當(dāng)或潤(rùn)滑不良、材質(zhì)、制造等原因都會(huì)造成泵軸承的故障，同時(shí)軸承的故障也會(huì)引起葉輪的磨損。某臺(tái)注水增壓泵在故障前采集的幾次數(shù)據(jù)中，泵驅(qū)動(dòng)端加速度包絡(luò)值平均為78.05gE,速度值21.89mm/s，圖譜中表現(xiàn)為軸承故障(見圖4)。

隨后平臺(tái)將該泵返回陸地進(jìn)行解體維修，解體后發(fā)現(xiàn)該泵泵軸軸頭彎曲，軸承出現(xiàn)嚴(yán)重的銹蝕、并有跑外圈的跡象。隨后平臺(tái)對(duì)該泵進(jìn)行維修，更換了端泵軸和軸承，重新嚴(yán)格進(jìn)行聯(lián)軸器對(duì)中，目前該設(shè)備運(yùn)行基本正常。

（二）離心泵的葉輪故障

某平臺(tái)一臺(tái)兩級(jí)離心泵，流量為3m3/h，功率為2kW。業(yè)主反映設(shè)備振動(dòng)近期一直偏高，經(jīng)分析頻譜時(shí)發(fā)現(xiàn)，頻譜圖中存在300 Hz峰值及其諧波，并以3倍諧波為中心產(chǎn)生邊頻，因此判斷該設(shè)備的葉輪部位存在故障。建議對(duì)該泵解體，檢查葉輪。隨即維修單位停泵檢修，發(fā)現(xiàn)首級(jí)半開式葉輪的葉片端部已全部受損，葉輪已不能使用。

圖2 2008年9月份采集到的數(shù)據(jù)樣本

圖3 2009年2月份的振動(dòng)值呈明顯上升趨勢(shì)

圖4

（三）泵聯(lián)軸器不對(duì)中

某平臺(tái)原油外輸泵，為12級(jí)水平剖分式離心泵，功率132 kW，承擔(dān)向陸地處理廠輸送原油的任務(wù)。監(jiān)測(cè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該泵驅(qū)動(dòng)端頻譜中存在較大振動(dòng)。經(jīng)頻譜分析，頻譜圖以1倍工頻和2倍工頻為主，為典型的聯(lián)軸器不對(duì)中現(xiàn)象。

平臺(tái)采納建議后，安排對(duì)該設(shè)備進(jìn)行聯(lián)軸器對(duì)中。維修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該泵不對(duì)中的量達(dá)到0.80mm。經(jīng)重新對(duì)中，設(shè)備振動(dòng)幅值大幅度降低，設(shè)備運(yùn)行恢復(fù)正常。

（四）離心泵的氣蝕

除了以上一些常見故障外，氣蝕也是影響離心泵正常運(yùn)行的主要故障之一。因受泵介質(zhì)工況影響，離心泵比較容易產(chǎn)生氣蝕，例如吸入液面下降或灌注頭高度不夠，壓力低；介質(zhì)溫度升高，飽和蒸汽壓加大(指易于汽化的介質(zhì))；液體流速增高，阻力損失加大。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，相當(dāng)一部分離心泵產(chǎn)生氣蝕是由于生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中含砂、雜質(zhì)或氣體，經(jīng)濾器的過(guò)濾后仍然存在部分顆粒細(xì)微的雜質(zhì)，或者濾器在選購(gòu)和設(shè)計(jì)時(shí)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)工藝系統(tǒng)的要求，因而導(dǎo)致設(shè)備入口較臟，濾器被堵塞，泵吸入壓力過(guò)低。

4 結(jié)束語(yǔ)

熟練地運(yùn)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，迅速地對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行比較準(zhǔn)確的判斷，并相應(yīng)作出快速?zèng)Q策，能更迅速、有效地確定維修策略。在實(shí)際工作中我們運(yùn)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)離心泵的不同故障做出分類診斷分析，比較準(zhǔn)確地判斷出故障部位，有效提高檢查與維修的質(zhì)量，保證離心泵的使用安全。

[1]黃文虎，夏松波.設(shè)備故障診斷原理技術(shù)及應(yīng)用［M］.科學(xué)出版社，1996.8.

[2]夏虹，劉永闊.設(shè)備故障診斷技術(shù)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2009.11.

[3]胡安定.石油化工設(shè)備維護(hù)檢修技術(shù)［M］.中國(guó)石化出版社，2008

[4]SKF公司.狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷培訓(xùn)教材［Z］.