石油和化工廠鍋爐給水泵振動問題及技術改進

鄭云清

摘要：石油和化工廠鍋爐給水泵的振動問題給其安全連續工作造成了不利影響。在對鍋爐給水泵及其振動故障問題進行簡要概述的基礎上，利用傳感器對給水泵機組的振動情況進行了連續三個月時間的監測，結果發現問題主要出現在給水泵端。分析認為導致給水泵振動的根本原因在于主軸同心度偏差相對較大。基于以上問題，對給水泵機組開展技術改進工作，并應用到工程實踐中，取得了很好的應用效果。給水泵的振動問題得到有效改善。為石油和化工廠鍋爐設備的連續穩定工作奠定了良好的基礎。

關鍵詞：石油和化工廠;鍋爐;給水泵;振動

引言

石油和天然氣資源在我國整個能源結構體系中占據著非常重要的位置，為我國社會經濟發展做出了不可磨滅的貢獻[1]。開采得到的石油和天然氣資源需要在石油和化工廠中進行深加工后才能使用，鍋爐是生產中非常重要的機械裝備，運行時需要通過給水泵對其提供水資源[2， 3]。給水泵能否安全可靠運行對整個生產過程有決定性的影響，然而在工程實踐中，給水泵經常會出現振動故障問題，嚴重制約了石油和化工廠生產效率的提升[4， 5]。基于此，有必要對鍋爐給水泵運行過程中的振動問題進行研究，找到振動的根本原因，在此基礎上開展技術改進工作，以提升鍋爐給水泵運行過程的穩定性[6]。本文的研究對于穩定石油和化工廠的生產工藝過程具有重要的實踐意義。

1.鍋爐給水泵及其振動故障概述

以石油化工廠中使用的DGF12-50×9型鍋爐給水泵為例進行分析，如圖1所示為給水泵的整體結構示意圖。給水泵整體上可以劃分成為前段、中段和后段，再加上軸承支架和導葉等結構構成，上述機械結構通過拉緊螺栓進行連接。轉子是給水泵的核心結構件，主要由軸以及安裝在軸上的各種零部件，比如平衡盤、軸套、葉輪等零件構成。軸上安裝的葉輪數量對水泵性能有決定性的影響。給水泵工作時需要通過電動機為其提供動力，從輸入端看給水泵工作時按順時針方向旋轉。由于給水泵幾乎不會承受軸向作用力，因此采用的是滾動軸承。

給水泵運行過程的穩定性對鍋爐能否正常工作具有重要的影響。DGF12-50×9型給水泵自投入運行以來，整體運行過程相對比較穩定，沒有出現比較大的故障問題。但是近年來給水泵出現了比較顯著的振動故障問題，且隨著時間的不斷延長，振動幅度越來越大，問題越來越明顯，對鍋爐的正常生產已經構成了不良影響。為了確保給水泵以及整個鍋爐裝置的正常工作，現需要對給水泵的振動問題進行深入分析，找到引起振動的原因，并對其開展技術改進工作。

2.給水泵振動情況監測

2.1.監測點的布置

為深入分析給水泵的振動問題，對給水泵機組開展振動情況監測工作。如圖2所示為給水泵機組的整體結構示意圖，圖中顯示了振動監測點的布置位置，主要分布在電動機、聯軸器、增速器以及給水泵的兩側位置。整個振動監測過程持續了三個月時間。

2.2.監測結果分析

整個監測過程中發現4、5、6號監測點的振動速率相對較大，其他監測點的振動情況相對較小。在監測期間上述三個測點振動速率有逐漸上升的趨勢，在監測結束時振動速率達到了最大值，分別為11.59、13.87和16.12 mm/s，具體監測結果見表1。該振動速率已經超過了設備的正常范圍，導致給水泵機組存在比較大的異響，設備無法正常工作。以上監測結果表明，導致水泵機組發生振動的原因不在電動機端而在給水泵端，考慮到4、5、6號監測點的振動速率比較大，以下主要對這三個監測點的數據進行分析。

為進一步分析給水泵組發生振動的原因，對設備的固有頻率及其出現的振動頻譜進行了分析。結果發現給水泵機組工作時，增速器高速軸的固有頻率分別為81.21Hz，給水泵主軸的固有頻率為2498Hz。提取給水泵機組中4、5、6號三個監測點的振動頻譜進行分析，結果如圖3所示。從圖中可以看出，對于4號監測點，其振動頻率以85.59Hz為主頻，還疊加有部分891.78Hz的成分。對于5、6號監測點，其振動頻率主頻率分別為2378.24Hz和2597.67Hz，同時還疊加有部分其他頻率的成分。基于以上結果可以看出，位于增速器高速軸附近的4號監測點，其振動頻率與高速軸的固有頻率相接近。而位于鍋爐給水泵兩側的5號和6號監測點，其振動頻率與給水泵主軸的固有頻率相接近。設備機組運行時的主頻與其固有頻率相接近，是導致設備發生明顯振動的重要原因。

3.給水泵振動原因及技術改進措施

3.1.振動原因

給水泵工作時需要高速旋轉，對主軸同心度要求相對較高。基于上述監測結果并結合大量的實踐經驗，認為導致給水泵發生振動的原因是主軸與聯軸器高速軸的同心度存在相對較大的偏差。因此需要重點對兩根軸的同心度進行檢查。增速器在長時間工作過程中，軸承雖然進行了很好的潤滑，但是不可避免的還是會出現磨損問題，導致軸承間隙增大;另外，給水泵軸瓦工作時也會存在磨損問題，再加上高速旋轉摩擦生熱，在熱脹冷縮的作用下導致軸瓦的安裝精度出現偏差，軸瓦間隙增大。以上都是給水泵主軸同心度偏差增大的原因。

3.2.技術改進措施

根據上文分析的鍋爐給水泵振動原因，可以從以下三個方面著手對其開展技術改進工作：第一，考慮到增速器中軸承的使用時間已經較長，存在比較大的磨損，可以對其進行更換，以便控制軸承間隙，減小工作時的晃動問題，為控制給水泵主軸同心度奠定良好的基礎;第二，邀請給水泵生產廠家對主軸同心度進行維修，重點是控制軸瓦的間隙大小。經過維修后，軸瓦的頂間隙和側間隙分別控制在了0.12～0.22mm和0.06～0.1mm范圍內，給水泵運行時主軸的圓周偏差和端面偏差分別控制在了0.08mm和0.05mm范圍內。以上技術指標全部在規范標準要求的范圍以內;第三，加強給水泵機組的日常維護保養工作，重點是要強化軸承的潤滑以及整個設備機組的溫度控制工作，避免潤滑不良加劇設備的磨損、溫度控制不當導致軸瓦間隙增大等問題。

4.技術改進效果評價

根據上文所述的技術改進方案，對給水泵機組進行技術改造。完成所有工作后，再次對鍋爐給水泵機組進行開車試運行。通過連續觀察和測試，發現整體的技術改進效果非常明顯，給水泵的振動現象得到了有效改善。4、5和6號三個監測點的最大振動速率分別降低到了3.12、4.32和5.43mm/s，與技術改進前相比較而言，振動速率分別降低了73.08%、68.85%和66.32%。可見，鍋爐給水泵振動情況有了明顯的改善，全部控制到了設備正常工作范圍以內，確保了給水泵的可靠與穩定運行，消除了安全隱患。綜上，此次針對鍋爐給水泵振動問題的分析與技術改造取得了很好的實踐應用效果，為石油和化工廠的連續穩定生產奠定了堅實的基礎，為企業創造了良好的經濟效益，得到了工廠技術人員的一致認可。

5.結論

石油化工廠鍋爐給水泵正常工作時都會發生振動問題，但必須將其控制在合理的范圍以內，如若不然會對正常生產過程產生不利影響。某石油和化工廠鍋爐給水泵由于運行時間相對較長，已經產生了明顯的振動故障問題，且隨著時間的推進，振動現象越來越明顯。對鍋爐給水泵機組的振動現象進行連續三個月時間的監測，基于監測結果和大量的實踐經驗分析，認為導致給水泵機組發生振動問題的原因在于給水泵主軸同心度偏差相對較大。根據監測結果對給水泵機組開展技術改進工作，取得了很好的實踐應用效果，給水泵的振動現象得到了明顯改善，有效維護了鍋爐給水泵的安全穩定運行，為企業創造了良好的經濟效益。

參考文獻

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