机泵振动故障分析与维修

(整期优先)网络出版时间:2022-04-22
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机泵振动故障分析与维修

鞠琦 马力军 吴世奇

中国石油大庆炼化公司检维修中心动设备组 (黑龙江 大庆 ) 163411


摘要:石油化工企业机泵需要保持 24 小时的运转状态,机泵故障在发生的时间上并不确定,使用时经常发生故障, 而故障大多是由于振动引起的。用何种方法能准确地进行分析、判断, 及时进行维修, 减少停机时间, 提高企业经济效益是十分重要,本文总结多年机泵检修经验,形成一套分析、解决机泵振动的思路,对机泵工况偏离治理具有一定的指导意义。

关键词:泵工况偏离治理 故障分析 机泵维修

机泵振动值是评价机泵运行可靠性的一个重要指标,而且泵使用时发生的故障大多都是由于振动引起的。机泵振动危害很大, 长期在交变载荷作用下, 由于振动超标,交变应力很大,常常会造成疲劳损坏、导致机泵无法正常运行、引发电机和管路振动,造成设备损坏、造成轴承等零部件损坏、造成与泵连接的管件或阀门松动,损坏、形成振动噪声、 甚至会造成整机报废等。因此, 必须对其进行分析研究, 加以处理, 使机泵处于平稳运行状态, 延长机泵使用寿命。

1、机泵振动原因分类

导致机泵故障振动的原因很多,从发生的始发点来说,可以分为内部原因、外部原因和工艺原因。在内部原因中,多发的主要是机泵的内部部件,在零件的装备工程中,或主观上人为的安装质量问题,或客观上机泵常时间的运行磨损都将造成机泵的振动;外部原因即是外部配件的紧固件和连接器。虽然有内部原因和外部原因的划分,但是引起机泵振动的原因还有很多,需要具体情况具体分析,如表1所示。

2、机泵故障处理原则

机泵振动维修原则, 一般为从外到内、先易后难、从小到大。根据故障表1中的各个项目,逐一进行分析解决。实施步骤如下:

(1) 调整故障机泵在最佳运行状态, 利用测振仪进行各点测量, 记录测量点数值, 找出最大值点;

(2) 针对各点测量的振动值, 找出振动反映显著端,特别要注意最大振动点端,一般情况下故障就出现在振动值大的一端,因此在检修时应对振动最大端进行详细认真的检查;

(3) 查找影响机泵振动的主要原因,重点进行检查、维修;

(4) 对影响机泵振动的外部因素进行检查,校核各部分是否达到标准;

(5) 对影响机泵振动的内部因素进行检查, 使其达到标准。

表1 机泵振动原因与处理措施

序号

原因类型

原因分析

处理措施

机械外部原因

紧固螺栓松动

机泵地脚螺栓、轴承箱悬臂支架螺栓、电机螺栓、进出口法兰螺栓等连接螺栓长期运行松动

停机、能量隔离后,重新紧固

联轴器

  1. 联轴器连接不良(联轴器顶丝、联轴器螺栓)或偏心。

  2. 联轴器节野蛮拆卸变形等故障导致平衡不良引起振动。
    3、联轴器胶圈、梅花胶皮或膜片等损坏

4、联轴器螺栓不均匀

  1. 螺栓紧固

  2. 联轴器节矫正或更换、改型

  3. 更换联轴器胶圈或膜片

  4. 更换质量均匀的螺栓

对中

泵对中不良:需要在机泵出入口管线都连接后找正。热油泵等高温介质泵需要预留找正余量或泵预热后重新找正

需重新找正对中

泵支架存在应力

  1. 泵支架紧固顺序不正确

  2. 高温介质泵,受热后机泵与支架产生有相对位移

  1. 先紧固泵连接点,再紧固泵支架地脚。

  2. 预热后松开地脚螺栓,释放应力后,再紧固。

机械内部原因

转子动不平衡

1、机泵磨损导致机泵动不平衡

2、叶轮被介质粘附影响动平衡

3、叶轮磨损

1、主要特征是机泵一倍频为故障频率,根据标准等级重新做动平衡

2、清理叶轮

3、叶轮重新做动平衡或更换叶轮

泵轴弯曲

由于叶轮和转子的重量,特别是大机泵,当机泵较长时间停止工作时,使机泵轴在一个方向上受力,造成轴弯曲。轴弯曲的机泵在运行中就会引起叶轮等传动产生不平衡,致使叶轮与本壳发生摩擦,导致机泵产生振动现象。


解决方法是每8小时盘车一次,每次按同一方向将轴转动120度。

轴承故障

  1. 轴承长期运行,点蚀

  2. 轴承跑外圈:由于轴承装配质量不良,机泵经过长时间运行后,就会出现轴承“跑外缘”现象,造成轴承温度升高,产生杂音,出现转动。

  3. 轴承磨损:从市场上采购的轴承或多或少都存在一些质量问题。主要是滚珠大小不一、硬度差、间隙大等,很难保证维修质量。轴承磨损一般伴随有发热和异常声音,严重时发生卡泵。

  4. 轴瓦间隙过大:这种情况常出现在采用滑动轴承的大、中型水泵中,若轴瓦间隙过大,就容易使轴松动。

  1. 更换轴承

  2. 解决的方法是:

  1. 将轴承支架焊上一层金属,然后车削到合适的尺寸,重新装配;

  2. 如轴承间隙较大,可加薄铜皮,使轴承外缘静配合达到规定值。

  3. 处理轴承箱内表面(打麻点或镀层)或轴镀层等临时处理措施。

  1. 发现轴承异常时应及时停机更换。

  2. 及时调整轴瓦间隙

润滑

1、润滑系统的不光滑、或润滑油含有较多的杂质与水分,会加速转子或轴承的磨损,导致振动的产生。

  1. 润滑不畅

  1. 定期检查润滑油质量,及时更换

  2. 及时填补润滑油至正常油位

其他原因

1、泵内有空气,未放空

2、泵吸入端或排出端受阻

3、泵流道损坏

1、放空阀排净泵内空气

2、清理流道

工艺原因

偏离额定流量

1、流量过低,机泵抽空,发生汽蚀,导致泵振动。

2、负荷超载,流量过高一般不会造成机泵振动,但可能会导致电机过载烧毁

节流、旁通、调速、更换泵、叶轮置换、叶轮切削等方法调整泵的流量,使其在规定的性能下运行。如果工艺条件发生变化,泵不能满足新的条件,建议对泵进行更新。

液体通道不畅

当机泵运行时,由于液体通道不畅,产生水力冲击而引起机泵振动。主要原因有以下几点。

1、出口阀门开度太小

离心式泵,特别是高扬程、大排量的泵在流量小时容易产生不通程度的振动。

2、泵吸入端管道进气或有杂物:入口端装有底阀和过滤网的输送泵,在试运初期流体过脏或粘度过大,易产生气蚀,同时伴随有振动,严重时水泵不能正常工作。

  1. 出口管道存有气囊:在开泵时即使有空气排放,也很难放净,运行时容易形成气囊,使管道压力产生波动。


  1. 当开大阀门流量正常后,振动就会消失。

  2. 为了消除这一现象,最好在泵的入口端安装一负压表,以便随时观察负压变化,从而准确判断吸入管路的变化情况,及时清理底阀和过滤器。

3、解决的方法是将排空点尽量安装在高处,并注意对个别局部的排气处理。此外,在操作中,开泵时先用小排量,使干线压力缓慢上升,也可使压力波动减小。


其他工艺原因

1、泵吸入压力低

2、扬程过高

将参数控制在额定值范围内

3、实例振动维修实例

3.1机泵运行状态

聚丙烯二套装置室外泵2-T520回流泵2-P520,正常投入使用,入冬后后发现机泵振动超标,驱动端水平振动值达到5.1mm/s,电机转速2930r/min,则振动标准值应小于4.5mm/s,而夏季机泵正常运行时,水平振动值最大为2.1mm/s。泵轴向振动虽未超标但也偏大;泵底座振动值为1.2mm/s;泵、电机连接螺栓均无松动;泵出口压力稳定;泵体无局部过热现象;运转声音正常;振动正常。

3.2故障分析

(1)泵出口压力达到额定值并且无波动;泵体无局部过热;声音正常;轴承振动、温度都正常,这些表明泵本身内部因素和工艺条件、操作方法三方面存在引起振动的可能性很小,因此应从外部来找原因。

(2)电机单试时振动很小,温度、电流都正常;并且带负荷试车时泵和电机均合格,这说明电机本身存在引起振动超标的可能性不大。

电机振动超标发生在使用一段时间后,再通过(1)、(2)表明对中受到破坏引起振动超标的可能性最大。

3.3 故障处理:停车检查对中情况,对中果然被破坏,并且径向和轴向偏差均很大。我们分析对中变化的原因:

(1)检查连接螺栓未松动,应排除因连接螺栓不紧而导致开车一段时间后对中破坏;

(2)检查机泵基础面有轻微变形,原因为室外温度入冬后骤降导致基础变化,对机泵与电机的影响不同步,破坏了原先机泵与电机对中情况。

我们知道引起对中变化的因素是基础变形,因此我们调整调整机泵对中。重新对中至规定要求后启泵,对电机、泵进行检测其结果:电机振幅1.8mm/s,泵振动值1.9mm/s,其它均达到技术要求。

4、维修中注意的问题

(1) 当水泵大修安装时,应该重新找正泵体、泵轴及泵与电机的水平度,达到规范要求,否则机泵在运转时就会出现不平衡,引起振动。

(2) 泵维修安装进出口管道时,由于管道位移变化,特别是新投运的管道,第一次拆卸进出口法兰,法兰的相对位移量很大。解决的方法是,先固定泵,其次找正,然后割掉进出口管道上的法兰,使其先与泵体上的法兰对准,安装好连接螺栓后并拧紧,再将进出口管道与该法兰连接好,若是不具备割掉法兰的条件,可先连接法兰,最后找正机泵,亦可减少管线应力对机泵对中的影响。

(3) 按照维护规程要求,泵找正时,应使用铜片作垫片,一处最多不能超过3个垫片,否则很难保证泵的平稳运行。

(4) 更换机泵时,由于机泵底座与基础地脚螺栓不匹配,常将机泵底座的孔扩大。更换的次数越多,孔就会越来越大,最后导致无法紧固。


5、总结

本文归纳了化工机泵常见故障原因,总结了机泵振动故障分析处理的方法,形成了一套简单、实用的机泵振动处理的思路,同时也提出了几点机泵检修过程中容易被忽略的细节,对机泵工况偏离治理工作有一定的指导意义。

参考文献

[1]赵军博.机泵故障原因统计分析及实用改进措施[J].科技创新导报.2010,(32):72-73.

[2]王成明,孙华.机泵振动原因分析与维修[J].化工设备与防腐蚀.2004,7(5):40-41.


作者简介:

鞠琦--男 32岁 机械工程师 2016年7月毕业于东北石油大学化工过程机械专业,同年7月进入大庆炼化公司机电仪厂工作。现任检维修中心机械技术员,从事炼油化工转动设备安装与维护的技术管理工作。