外輸泵振動故障分析與處理

唐 偉 潘多艷 李俊義

作者通聯：科比技術有限公司 新疆克拉瑪依市金龍鎮 834003

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一、概述

石西油田作業區莫北轉油站兩臺外輸泵為多級離心泵，型號150GDKS120×8，轉速2860r/min；電機功率185kW，轉速2982r/min。設備自動變頻，正常生產時出口壓力在1.0～4.0MPa，出口壓力波動頻繁，振動值隨壓力相應發生變化。外輸泵安裝運行后，泵體的機械密封經常泄漏、失效，軸承未到使用期限就損壞，隔一段時間就要進行大修。外輸泵無法正常運行，影響生產，雖經多次維修但仍沒得到有效改善。為此，對外輸泵進行狀態監測，做全面的振動測試和分析，以找出故障原因進行處理。設備測點布置見圖1、圖2。

圖1 測點布置示意圖

二、振動監測

利用Enpac2500數據采集器對外輸泵的垂直、水平、軸向方向振動測量，兩臺設備均為變頻，設備在較低頻率下運行時，振動較小，隨著運行頻率、負荷的增加（電機的電流與運行頻率、負荷成正比）,振動呈上升趨勢,工頻運行時振動最大，設備本體大部分測點振動超過二級報警值7.1mm/s（表1）。包括設備本體基礎在內，基礎共有3個接觸面，對各個基礎面分別進行了振動監測，基礎測點振動峰值均超過基礎相應的標準20μm（表2）。

圖2 設備基礎測點

表1 1＃泵本體各測點振動值 mm/s

表2 1＃泵基礎各測點振動數據 μm

三、振動分析與故障查找

振動監測結果顯示，當泵的電流升至110A時，泵體部分測點振動超過報警；電流升至150A時，電機的振動也有較大幅度的增加，設備的基礎振動也有所增加并超過相應標準。兩臺設備的運行狀況相同，故而判斷這兩臺設備均存在故障。

設備本體及基礎頻譜圖顯示，其主要振動頻率為設備的轉速頻率，這首先是不平衡的典型故障特點，通過對設備的維修、檢查，可以排除不平衡故障（兩臺泵體經過多次大修，更換軸、葉輪等轉動部件，情況仍沒有好轉）。

通過對泵體基礎監測發現，基礎的主要振動方向為垂直方向，在水泥基礎上共有三層基礎面，分別對水泥基礎及圖2所示的三個基礎面垂直方向振動峰值進行監測（表2），越往下振動越大，基礎中心部位14V測點振動最大。這不符合基礎的振動特點——設備軸承部位振動響應最大，越向下振動越小。基礎若有多個接合面，下層的基礎振動應小于上層，反之這兩個基礎接合面存在松動現象。

從現場觀察，設備的水泥基礎振動較小且表面無松動現象，可以排除水泥基礎存在松動的可能性。水泥基礎上的矩形槽鋼框架沒有用水泥進行灌漿填實，其底座的支撐剛度較小，判斷這可能是引起振動的主要原因。

相關專業書中介紹基礎故障時有一條是結構框架或基礎松動的故障，包括：①結構松動或機器地腳，基礎平板和混凝土基礎差（剛性差）；②變形或破碎的砂漿；③框架或基礎變形（軟地腳）；④地腳螺栓松動。

這種松動故障的振動特點是：①頻譜圖中轉速頻率占主要成分。②比較每個軸承座水平、垂直方向的振動會發現振動具有方向性。③隨負荷的增加振動會增大。

基礎槽鋼框架沒有進行灌漿填實其故障屬于基礎剛性差，表現出的故障特點也相同。這為上述判斷提供了更可靠的理論依據。

四、故障處理

通過以上的分析研究，決定對基礎槽鋼框架進行灌漿填實。基礎灌漿填實前后頻譜圖見圖3、圖4。

圖3 基礎未灌實前測點 4V頻譜（2009年11月）

2010年1月在停工檢修期間將基礎矩形槽鋼框架用水泥、沙石進行填實，結果外輸泵振動有較大幅度的下降，在工頻轉速下各測點振動均在標準范圍內（表1、表2），達到預期效果，確保了設備安全正常運行。

圖4 基礎灌實后測點4V頻譜（2010年1月）

1 沈慶根.化工機器故障診斷技術.浙江大學出版社出版，1994

2 沈慶根，鄭水英.設備故障診斷.化學工業出版社，2006