高壓氨泵運行中振動故障分析及處理

田華峰(蘭州石化維達公司 甘肅 蘭州 730060)

一、設備結構概述

高壓氨泵【1】是斯納姆氨汽提法尿素裝置的關鍵設備之一，由意大利新比隆公司設計制造，由2950 r/mi n的電機驅動，用一級變速器將泵轉速升至7500 r/mi n。該泵為單缸、二段共10級葉輪，每段5級的離心式中速泵，為減小軸向力兩端葉輪對稱安裝。泵體分為內(nèi)外缸，內(nèi)缸水平剖分式，外缸為筒形，檢修時轉子連同內(nèi)缸從泵體的非驅端抽出。徑向軸承為可傾瓦軸承，止推軸承為金絲伯雷軸承。

二、運行中出現(xiàn)的故障

蘭州石化化肥廠尿素裝置共有兩臺高壓氨泵（P101A/B，生產(chǎn)時一開一備），從2011年以來多次發(fā)現(xiàn)P101B泵在運行時驅動側振動偏高，并造成連鎖停車，而非驅側振動值正常。

2 013年3月尿素裝置開車后發(fā)現(xiàn)P101B泵驅動側振動值高達 60 μ m（標準值 55μ m），然后迅速升高至 116 μ m（跳車值108 μ m），最終導致連鎖停車，故對其進行了解體檢修及故障分析。

三、故障分析

1.轉子動不平衡

該泵的一階臨界轉速nc1=10800 r/mi n，正常工作轉速n=7500 r/mi n，由n＜0.75nc1=8100 r/mi n，故確定該轉子為剛性轉子【2】。計算剛性轉子的允許不平衡量：

式中：mper—轉子允許不平衡量，g；

M—轉子質量，k g；該轉子質量為126 k g；

G—轉子的不平衡精度等級，g·mm/k g；根據(jù)G B/T 9239.1-2006推薦汽輪機壓縮機轉子的平衡精度作參考，取該泵的平衡精度為2.5；

r—轉子的校正半徑，mm；葉輪半徑為109 mm；

n—轉子的轉速，r/mi n；轉速為7500 r/mi n。

計算高壓氨泵的轉子允許動不平衡量：

由于條件限制該轉子做動平衡時轉速為900 r/mi n，只有實際轉速的1/8，即轉子的允許不平衡量為：mper=3.68×1/8=0.46 g。

對轉子作低速動平衡其不平衡量為0.583 g，超出技術要求的0.46 g，故引起該泵運行振動的原因有轉子動不平衡。

2.轉子直線度誤差

在以往檢修中對該泵軸直線度進行檢測，發(fā)現(xiàn)該泵軸直線度誤差較大，在此次檢修中其直線度誤差D3處為0.15mm（校正前），超出技術要求的0.05mm。

轉子結構示意圖

3.軸承間隙及瓦背過盈量的檢查

該泵的徑向軸承由5塊可傾瓦組成，軸瓦在安裝時要求瓦背具有一定的過盈量，為防止設備在運行過程中由于轉子轉動引起瓦塊基環(huán)座與軸承座發(fā)生相對位移。

用壓鉛法測軸承徑向間隙，泵軸直徑為60 mm，根據(jù)技術要求軸承間隙λ=0.80-0.12 mm，【λ=（1.4-2）d‰】。在檢修中測得驅動側、非驅側軸承間隙分別為0.11mm、0.10 mm均符合要求。

4.其他原因

（1）轉子不對中

該泵檢修時由技術精湛，專業(yè)知識強的人員負責。找正時采用雙表找正，找正數(shù)據(jù)經(jīng)過核實確認符合技術要求后才交工，故可排除對中不良的因素。

（2）產(chǎn)生氣蝕

經(jīng)P105泵輸送來的液氨進入該泵，且該泵在設計安裝時已考慮氣蝕余量。該泵的入口濾網(wǎng)也做到了定期清理更換，清理時也沒有發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，故可排除發(fā)生氣蝕。

四、處理措施

通過分析發(fā)現(xiàn)引起該泵振動的主要原因有：

1.轉子存在動不平衡；

馬國平道：“我何嘗不是如此？每當看到她們嬌柔的身影，奔跑在殘酷的戰(zhàn)場上，我除了由衷感佩外，感受更多的則是擔心，在我的潛意識里，打仗廝殺應該是我們爺們的事。”

2.泵軸直線度誤差超標；

3.轉子不在水平位置及徑向中心位置。

針對以上故障進行相應處理

1.該轉子蘭州石化公司采用900 r/mi n低速動平衡，用去重法調(diào)整其平衡，同時改變以往不裝靠背輪找平衡的方案，最終使其滿足動平衡要求（不大于0.23 g）。

2.泵軸直線度誤差超標，一般用機械校正法。在校直泵軸時，采用壓力機將凸點向下加壓，最終將其泵軸的直線度誤差調(diào)整到0.05mm，（技術要求0.05mm）。

3.調(diào)整兩側軸承箱體，使轉子處于水平位置及徑向中心位置。

（1）拆下軸承上箱體，取出上、下瓦。

（2）將百分表架固定在軸承下箱體上，使百分表測頭與軸的最高點垂直接觸，壓入量為1～2 mm，轉動表盤使大針對準“0”位。通過抬軸讀取百分表數(shù)值變化，測量轉子的總抬量為0.56 mm。

（3）取下表架，裝好下瓦，同上測得轉子非驅側、驅動側上抬量分別為0.30 mm、0.46 mm，判定轉子不在水平位置。

（4）調(diào)整驅動側轉子上抬量

將兩塊百分表架在泵體上，指針垂直接觸下箱體上表面，壓入量為1～2 mm，調(diào)整百分表到“0”，稍松開驅動側軸承下箱體的固定螺栓，將軸承下箱體上抬0.16 mm（兩塊表的刻度變化要相同），將其調(diào)整到技術要求范圍內(nèi)，保證轉子處于水平位置及徑向中心位置，把緊軸承座上所有緊固螺栓。

總結

經(jīng)以上的分析及處理，該泵運行情況良好，其振動值較檢修前有了明顯的下降，驅動側和非驅側振動值均在35μ m左右，且比較平穩(wěn)。

針對該泵提出以下幾點建議：

1.定期清洗泵的入口液氨過濾網(wǎng)、干氣密封氣濾網(wǎng)、潤滑油過濾網(wǎng)，確保潤滑油及密封氣的質量，保證設備良好的運行環(huán)境；

2.加強操作人員的培訓學習，嚴格按照操作規(guī)程操作，穩(wěn)定工藝操作，減少開停車次數(shù)；

3.加強檢維修人員的業(yè)務技能、提高責任心，按時定期巡檢，保證設備的長周期運行。

[1]蘭州石化公司 P101泵隨機圖紙及技術資料.

[2]GB/T 9239.1-2006.機械振動恒態(tài)（剛性）轉子平衡品質要求【S】.

[3]蘭州石化公司 P101高壓氨泵指導手冊 1996.