叶轮切割法排除多级离心泵振动故障

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Removing Vibration Fault of M ultistage CentrifugalPump with Impeler Cutting M ethodXIE -60(Guangzhou Institute of Technology，Guangdong Guangzhou 5 10725，China)Abstract：A petrochemical plant was just put into operation and f0und a single feed pump similar to excessive vibra。

tion，through monitoring and research of the two devices，the major causes of vibration were due to the smal gap betweenthe impeler and impeller，and generated highequency phenomena of flow -induced vibrations.According to the theoryof impeller cutting law，adopting the impeller cutting method to increase the gap to eliminate vibration fault，the runningstatus of the pump was norma1。

Key words：impeller cutting method；remove；failure vibration diagnosis某石化企业刚投用的两台同型号的8级双段双支撑离心泵在使用过程中均出现现同样的振动超标故障现象。按照技术要求，两台泵振动速度有效值应该在 4.5 llm/s以下。单机试车时发现最大振动速度有效值都达 7.8 mm/s后即调整了泵的管线支撑，并对中重新复核，振动超标问题依然没有得到解决。

装置正常投产后，泵的振动更加明显，通过监测，泵的振动速度有效值都超过 1 1 mm/s。

该泵的主要性能参数为：进 口直径为 100 mm，轴功率220 kW，输送介质为焦化汽油 ，操作温度为 40℃，额定流量93.1 In /h，扬程 682 nl，转速 2980 rpm。

1 振动测试1.1 测点布置为监测泵的振动状态，利用 Enpac2500振动分析仪进行离线设备状态检测。振动分析仪可以实现数据采集、并进行数据分析，为寻找故障的原因提供依据。泵的结构简图及测点布置图如图 1所示。

图 1 泵的结构简图及测点布置图1.2 振动测试结果振动测试主要采集用于评价振动超标情况的速度有效值和评判轴承运行状态的参数(GS)，结果如表 1。测点 2、3的振动速度信号频谱图 (局部)分别如图2、图3所示。

表 1 振动测试结果作者简介：谢鹏波 (1966-)，男，高级讲师，主要从事化工机械与设备的教学和研究工作，担任广州工程技术职业学院化工设备维修技术专业主持人。

第41卷第9期 谢鹏波：叶轮切割法排除多级离心泵振动故障 l910 1000Hz图2 测点2的振动速度有效值的频谱图0 1000Hz图3 测点3的振动速度有效值的频谱图1.3 振动分析1.3.1 离心泵振动超标的-般原因离心泵产生泵振动超标故障的原因-般 比较 ，可能与设计、安装、机械结构 、运行工况和调节操作都有关系。-般可分为水力振动和机械振动两大类。水力振动是由流体流动过程不平衡而导致泵的构件受力不平衡所致。机械振动是 由机械原因所引起的。常见的振动超标原因有下面几个因素 ：(1)吸入大量气体；(2)轴承损坏；(3)泵轴弯曲；(4)联轴器对中不良或轴向问隙太小；(5)振动频率为 0～40%工作转速。过大的轴承间隙，轴瓦松动，油内有杂质 ，油质 (粘度、温度)不 良，因空气或工艺液体使油起泡，润滑不良，轴承损坏；(6)振动频率为60% -100%工作转速。有关轴承问题，或者是密封间隙过大，护圈松动，密封磨损 ；(7)振动频率为 2倍工作转速。不对中，联轴器松动 ，密封装置摩擦，壳体变形 ，轴承损坏，支承共振 ，推力轴承损坏，轴弯曲，不良的配合；(8)振动频率为 n倍工作转速。压力脉动，不对中心，壳体变形，密封摩擦，支座或基础共振，管路、机器共振；(9)振动频率非常高。轴磨擦 ，密封、轴承、不精密、轴承抖动，不良的收缩配合等。

1.3.2 振动分析根据表 1数据可以看出，测点 2、3的振动速度有效值超标，但轴承运行状态值GS都小于 1，说职轴承状态良好，说明振动与轴承无关。

由图2、图3可以看出，泵的振动主频都是 289.9 Hz。该泵转速 2980转/分 ，其工频即为 2980/6049.7 Hz。正好是工频的 6倍 。通过查证泵的资料，泵 1-7级叶轮叶片数都为 6、第 8级叶轮的叶片数是 7。289.9 Hz的主频率正好为第 1至 7级叶轮的叶片通过频率。分析判断该泵发生了流体激振现象。

离心动泵叶片通过频率引发流体激振的主要原因-是叶轮外径与导叶轮之间的间隙过小造成，二是转子中心与壳体中心同轴度不达要求所置，三是操作流量过小引起 J。根据泵的安装和使用情况，本故障排除了第二、第三种因素。经解体测量，泵叶轮外径与导叶之间间隙介于 2.0-2.8 mm之间，参考API610标准认为该间隙过校该泵激振由第-种原因引起。

2 叶片切割2.1 切割定律离心泵叶轮外径减畜，在转速和效率不变的情况下，其性能换算为：- Q O2H ，D 、 2百 L ，- f 、，P - D，，式中：D：，D --切割前、后叶轮的外径Q、H、P和 Q 、H 、P --切割前、后泵的流量、扬程和功率 J离心泵叶轮外径的切割量不宜过大，否则泵的最高效率会下降明显。-般规定大流量叶轮的切割极限量不超过原叶轮外径的10%，允许切割量与泵的比转速有关。对于比转速小于200 rpm的离心泵，每切割 10%，效率下降 1%；对于比转速在200～350 rpm之间，每切割4%，效率下降 1%2 J。

2.2 叶轮切割量的确定泵解体实侧后，各级的主要几何参数如表 2。根据切割定律，叶轮切割后流量、扬程、效率都会下降，只要增加叶轮外径与导叶轮之间间隙在合理范围内，尽量减少对叶轮的切割。

通过查阅厂家提供的设计资料 ，综合分析后 ，叶轮切割后，叶轮外径与导页轮之间的间隙要控制在 7～8 mm之间。切割后各级参数如表 2。

表2 叶轮切割前、后各级主要几何参数表(下转第213页)第 41卷第 9期 叶虎：炼油厂 60万吨/年重整装置节能降耗措施研究 213表4 节能改造后的装置能耗Table 4 Energy consumption of the unit after energy optimization表 5 节能改造前后蒸汽产用情况Table 5 Steam production and utilization beforeand after energy optimization用能优化后的装置物料平衡见表 3∩以看 出，装置加工量与节能改造前基本-致 ，仅产品分布有-定的差别。

在采融能措施后，按照与表 1相同的能耗折算方法，计算出用的装置能耗见表4，蒸汽产用情况见表5∩以看出，用能优化后，装置能耗从原来的 105.32 kgEo/t下降到 99.06kgEo/t，下降了6.26 kgEo/t，同时 1 Mpa蒸汽输入量从原来的15.2 t/h下降到9.2 t/h，装置能耗达到了国内先进水平。

5 结 论某炼厂 60万吨/年连续重整装 置能耗 为 105.32 kgEo/t，1 MPa蒸汽输入量为 15.2 t/h。对装置能耗现状进行分析 ，得出蒸发塔进料换热器及脱 c6塔底重沸器传热温差大、四合-炉效率不足、低温余热回收利用不充分是导致其能耗高的主要原因。通过改进蒸发塔进料预热流程 、提高四合-炉效率、与柴油加氢改质装置热联合及优化低温余热回收等具体措施，最终将该装置 1 MPa蒸汽输入量降为9.2 t/h，综合能耗下降了6.26 kgEo/t，为99.06 kgEo/t≮能改造后 ，该炼厂连续重整装置能耗处于国内领先水平。