延遲焦化裝置除焦高壓水泵振動(dòng)超標(biāo)的原因及對(duì)策

(中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南 東方 572600)

振動(dòng)是評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行可靠性的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。振動(dòng)超標(biāo)可能引發(fā)軸承等零部件的損壞、泵軸斷裂、附件管路螺栓松動(dòng)、基礎(chǔ)裂紋或電機(jī)損壞、設(shè)備能耗增大和機(jī)械密封泄漏著火等一系列次生事故，威脅生產(chǎn)裝置安全運(yùn)行[1-2]。

1 高壓水泵運(yùn)行參數(shù)和材質(zhì)

某石化企業(yè)高壓水泵作為延遲焦化裝置除焦系統(tǒng)的核心設(shè)備，其設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)見表1,設(shè)備材質(zhì)見表2。其主要作用是為水力除焦系統(tǒng)提供大流量、高壓力的水流，驅(qū)動(dòng)切焦器等設(shè)備進(jìn)行水力除焦，為延遲焦化焦炭塔預(yù)熱、生焦等后續(xù)工藝操作提供條件。

表1 高壓水泵120設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)

表2 高壓水泵120設(shè)備材質(zhì)

2 高壓水泵120A出現(xiàn)的問題

2011年4月13日至5月14日開工前負(fù)荷試運(yùn)期，延遲焦化裝置除焦高壓水泵120A，后軸瓦(X,Y向)振幅均在56 μm以下;2011年5月15日至10月31日開工正式除焦前5個(gè)月，其后軸瓦振動(dòng)在62～68 μm;從第6個(gè)月后軸承振動(dòng)值上升到70 μm;到11月20日后,軸瓦振動(dòng)上升至93 μm(Y向)。與軸瓦振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)值72 μm相比嚴(yán)重超標(biāo)。經(jīng)過外部頻譜檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)主要是一倍頻過高，懷疑動(dòng)平衡不好或內(nèi)部有摩擦現(xiàn)象[3]。

3 高壓水泵120A檢修檢查情況

2012年2月16至21日對(duì)泵120A進(jìn)行了解體檢修。

3.1 軸彎曲及晃動(dòng)度檢查

對(duì)軸彎曲及晃動(dòng)度檢查，數(shù)據(jù)都在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

3.2 口環(huán)間隙檢查

對(duì)出入口口環(huán)間隙進(jìn)行測(cè)量，入口口環(huán)間隙為0.50～0.63 mm；出口口環(huán)間隙為0.48～0.56 mm，平衡鼓與平衡套間隙為0.55 mm。同時(shí)發(fā)現(xiàn)平衡鼓與平衡套有摩擦現(xiàn)象。平衡鼓下部有明顯的磨損痕跡，深度為0.2～0.8 mm，見圖1。

圖1 泵120A平衡鼓磨損照片

3.3 軸及大蓋的同心度檢查

檢查發(fā)現(xiàn)，軸與前后軸瓦下部間隙偏小，前后軸瓦存在磨損痕跡。檢修前，前軸抬起高度0.20 mm，后軸抬起高度為0.10 mm。檢修后，前軸抬起高度0.25 mm，后軸抬起高度為0.23 mm。

3.4 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡檢查

檢查發(fā)現(xiàn)動(dòng)平衡存在問題，泵120A轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及試機(jī)記錄數(shù)據(jù)見表3。

表3 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及試機(jī)記錄數(shù)據(jù)

注：不平衡質(zhì)量5.0 g為合格。

4 后軸瓦振動(dòng)超標(biāo)原因分析

4.1 運(yùn)行工況惡劣和頻繁開啟

除焦高壓水泵流量大、揚(yáng)程高，間歇運(yùn)行[4]，操作介質(zhì)除焦水含焦粉顆粒,16～24 h至少啟動(dòng)一次。每次運(yùn)行至少經(jīng)歷一次回流—預(yù)沖—鉆孔—預(yù)沖—切焦—預(yù)沖—回流變化操作，操作壓力、流量大范圍變化，除焦過程運(yùn)行參數(shù)見表4。高壓泵頻繁開停，周期性切換，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子頻繁產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，并頻繁升降。頻繁的轉(zhuǎn)子竄動(dòng)及升降引發(fā)前后軸瓦、平衡鼓下部磨損[5]。

表4 高壓水泵120A和B運(yùn)行參數(shù)

4.2 無(wú)高點(diǎn)排空

由于泵出口管線無(wú)高點(diǎn)排空，每次開泵前只能通過泵體底部排空排出空氣，泵內(nèi)氣體無(wú)法排凈，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子、內(nèi)殼體氣蝕加劇(見圖2)，增加轉(zhuǎn)子不平衡度及振動(dòng)磨損。

圖2 內(nèi)殼體氣蝕

4.3 殼體與軸承箱不同心

殼體與軸承箱不同心使平衡鼓與平衡套有摩擦，其主要原因是軸承箱定位銷孔與螺栓孔局部重合，不能實(shí)現(xiàn)定位作用。軸承箱緊固螺栓扭矩不夠，使軸承箱下墜，平衡鼓與平衡套有摩損現(xiàn)象。

4.4 軸與軸瓦間隙大

檢修發(fā)現(xiàn)，高壓水泵120A前后軸與軸瓦間隙超過標(biāo)準(zhǔn)值(見表5)。

表5 泵120A前后軸瓦與軸的間隙

4.5 葉輪缺陷

葉輪缺陷主要有：葉輪加工質(zhì)量控制不好，存在偏心問題；輸送的液體帶有焦粉顆粒，流道受到?jīng)_刷腐蝕；葉輪的葉片數(shù)、出口角、包角、喉部隔舌與葉輪出口邊的徑向距離等存在問題。在使用中，葉輪口環(huán)與泵體口環(huán)之間、級(jí)間襯套與隔板襯套之間，由最初的碰摩，逐漸變成機(jī)械摩擦，導(dǎo)致磨損，這些將會(huì)加劇泵的振動(dòng)[6]。

4.6 軸瓦油膜振蕩

油膜振蕩是軸頸渦動(dòng)頻率與自振頻率相重合時(shí)的激烈共振現(xiàn)象,具有發(fā)生突然、振幅瞬高、振動(dòng)猛烈、短時(shí)油膜破裂和易引發(fā)軸瓦與軸頸的干摩擦等特點(diǎn)[7]。

出廠安裝軸承間隙不合適、軸瓦設(shè)計(jì)參數(shù)不當(dāng)、軸承負(fù)載不均、軸瓦過渡磨損后間隙增大以及諸如氣蝕、頻繁開停等外界因素，均可激發(fā)油膜振蕩，導(dǎo)致軸瓦振動(dòng)超標(biāo)。

5 后軸瓦振動(dòng)超標(biāo)問題的解決

找到問題根源后，通過更換泵120A前后軸瓦，調(diào)整殼體與軸承箱同心度，調(diào)整轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡等措施確保動(dòng)平衡合格；泵出口管線增加高點(diǎn)排空，開泵前排除泵內(nèi)空氣，以防止氣蝕。

2012年2月車間組織鉗、電、儀、廠家聯(lián)合試車，按正常程序啟動(dòng)P120A在C101B內(nèi)除焦，啟動(dòng)、預(yù)沖、鉆孔、切焦、切換全過程檢測(cè)各運(yùn)行參數(shù)，參數(shù)顯示后軸瓦(Y向)振動(dòng)均在46～52 μm、溫度在41～50 ℃，其他各運(yùn)行參數(shù)正常，頻譜檢測(cè)及振動(dòng)位移正常。

6 結(jié) 語(yǔ)

運(yùn)行工況惡劣、頻繁開啟，設(shè)計(jì)缺陷、無(wú)高點(diǎn)排空、易造成轉(zhuǎn)子氣蝕，殼體與軸承箱不同心;軸與軸瓦間隙大和軸瓦油膜振蕩等都是除焦高壓水泵振動(dòng)超標(biāo)的主要原因。通過檢修更換軸瓦、調(diào)整殼體與軸承箱同心度、調(diào)整轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡等措施確保動(dòng)平衡;增加泵出口管線增加高點(diǎn)排空、開泵前排除泵內(nèi)空氣從而解決了高壓振動(dòng)超標(biāo)的問題，消除了安全隱患。