加氫改質(zhì)分餾塔底熱油泵振動問題分析與處理

潘 強 胡建忠 馬曉偉 侯國棟

（中石油克拉瑪依石化有限責任公司，新疆 克拉瑪依 834000）

加氫改質(zhì)分餾塔底熱油泵振動問題分析與處理

潘 強 胡建忠 馬曉偉 侯國棟

（中石油克拉瑪依石化有限責任公司，新疆 克拉瑪依 834000）

圍繞某加氫改質(zhì)裝置分餾塔底熱油泵振動超標問題，分別對其進行了一系列常規(guī)減振措施，并進行實驗測試和振動頻譜監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)引起熱油泵振動的主要原因是兩種相關頻率耦合形成共振，最后通過增加變頻器調(diào)節(jié)轉速來避免共振頻率的產(chǎn)生，有效地解決了該振動難題，為解決類似熱油泵的振動問題提供了新的思考角度和方法。

熱油泵；振動超標；機封泄漏；變頻調(diào)節(jié)

某加氫改質(zhì)分餾塔底熱油泵P-3207/AB介質(zhì)為230℃的高溫柴油，一旦泄漏極易著火爆炸。該泵從2013年4月正式投用后，振動值一直保持在7.1～8.5mm/s之間，一直存在振動超標問題，振動超標后引起機械密封頻繁泄漏，嚴重威脅到裝置安全平穩(wěn)運行和操作人員人身安全，存在重大安全隱患。

一、熱油泵基本性能參數(shù)

分餾塔底熱油泵P-3207/AB是單級單吸懸臂式離心泵，型號為HZE100-80-400，工作介質(zhì)為230℃高溫柴油，采用中心線支撐方式，性能參數(shù)如下表1所示。

表1 P-3207/AB主要性能參數(shù)

二、熱油泵存在問題

這兩臺泵從2013年正式投用后，振動值一直保持在7.1～8.5mm/s之間，振動超標后引起機械密封頻繁泄漏，嚴重威脅到裝置安全平穩(wěn)運行和操作人員人身安全，存在重大安全隱患。檢維修記錄數(shù)據(jù)顯示，圍繞該泵振動問題，2013年3月至2014年3月1年期間按照常規(guī)檢修方法進行了20多次維修處理，分別對其進行了同心度校正、進出口管線支撐加固、進出口管線連接法蘭找正、三流道葉輪更換為五流道葉輪、葉輪擴大平衡孔直徑以減少軸向力、更換軸承和機械密封等一系列的減振措施（表2）后，振動問題依然沒有解決（見表3）。

三、振動原因分析

圍繞以上熱油泵振動問題，2013年3月至2014年3月1年期間采取一系列的減振措施后，發(fā)現(xiàn)振動問題無法解決，說明振動不是由設備自身機械原因或是設計缺陷造成，需要從其它深層次方面去查找原因，為此做了如下的實驗假設。

泵運行時，前支腳振動值為7mm/s，在出口管線的一個管線支撐腳處，打入一塊薄鋁皮板，此時振動就下降至3.2mm/s,泵頭主支撐處原為2.2mm/s，現(xiàn)只為1.6mm/s，振值明顯下降。拆掉原打入的鋁板，振動值又上升。其次，在泵入口段管線改變管線支撐墊（由于管線重，只盤動1/3圈）及閥，振動值也下降較多（降至3.2～4mm/s，有波動），通過該項試驗，結合實際運行時管線處地基的振動情況，基本判定泵的振動受管線振動的影響較大。

接著進行振動頻譜分析：從以下圖1～4各測點的振動頻譜圖可知，各測點的主要頻率成分為3X（3倍頻）、6X、9X和2X。此泵的葉輪為3個流道，3倍頻是葉片的通過頻率，6X、9X分別為葉片通過頻率的2倍頻和3倍頻，理論研究認為葉輪通過頻率的出現(xiàn)多見于流體或是兩種相干的頻率耦合后形成共振時出現(xiàn)。

實驗結論：綜合以上實驗分析和頻譜分析認為與該熱油泵連接的管線振動頻率和泵自身激振頻率相耦合形成共振是引起該熱油泵振動的根本原因。

表2 熱油泵P-3207/AB的故障和維修情況（2013年；數(shù)據(jù)來源于檢修記錄）

表3 熱油泵P-3207/AB維修后的振動監(jiān)測值（2013年；數(shù)據(jù)來源于測振記錄）

圖1 測點3V振動頻譜圖

圖2 測點3H振動頻譜圖

圖3 測點4V振動頻譜圖

圖4 測點4H振動頻譜圖

四、處理措施

在找到振動問題的根本原因后，如何有效地消除共振頻率是解決問題的核心，本文作者查閱相關技術資料，通過對比多種方案，最后決定通過增加變頻器調(diào)節(jié)轉速來避免共振頻率產(chǎn)生來解決了這一振動難題。

2.14年4月18日P-3207/B泵安裝變頻后，測振數(shù)據(jù)顯示：60%變頻時該泵振動值在1.2～2.5mm/s范圍，70%變頻時振動在2.0～3.0mm/s范圍，該泵設計流量：129m3/h,實際外送量：50～60m3/h，變頻只需控制在60%就能滿足生產(chǎn)要求，在P-3207/B改造成功的基礎上，2014年8月，P-3207/A泵也進行了變頻改造，改造后振動檢測值基本和P-3207/B一致，此變頻段泵的振動數(shù)據(jù)見表4。

五、效益評價

1.產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

（1）P-3207/AB振動問題解決后可實現(xiàn)長周期平穩(wěn)運行，通過變頻調(diào)節(jié)后對應的電流顯示值下降了30A，電機的工作電壓為380V，電機功率因素cosψ為0.9，計算其節(jié)約功率為17.77kW，電價按0.414元/kW·h計算，該機組1年運行8000h，節(jié)約費用為5.89萬元。

（2）根據(jù)該泵檢維修記錄數(shù)據(jù)顯示，兩臺泵振動超標情況下運行基本上每一個半月大修一次，更換一次軸承費用在1000元左右，更換一次約翰克蘭的雙端面機械密封價格在5萬元左右，第一年下來節(jié)約維修費用為40.8萬元。

綜上，問題解決后可產(chǎn)生經(jīng)濟效益46.69萬元/年。

2.產(chǎn)生的社會效益

（1）解決了熱油泵因振動可能帶來的各種隱患和危害，特別是著火爆炸隱患。

（2）為解決振動問題提供了新的思考角度和方法。

（3）確保了裝置長周期運行，為公司柴油產(chǎn)品質(zhì)量升級提供了可靠保證。

六、結語

通過增加變頻器調(diào)節(jié)轉速來避免共振頻率產(chǎn)生措施實施后，振動數(shù)據(jù)由原來的平均7.0～8.5mm/s降至1.2～2.5mm/s左右，達到了《JB/T 8541－2013容積式機械設備振動分級》A級（優(yōu)）標準，由于振動問題解決后，機封泄漏問題也隨之解決，目前該泵可實現(xiàn)安全運行8000h以上，增加變頻器調(diào)節(jié)轉速來避免共振頻率的產(chǎn)生為解決熱油泵的振動問題提供了新的思考角度和方法。

表4 熱油泵P-3207/AB增加變頻后的振動監(jiān)測值（2014年；數(shù)據(jù)來源于測振記錄）

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TE964

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1671-0711（2016）05-0066-03