導熱油泵振動值超標原因分析及整改措施

黃紅俊，張朋崗，趙新奎

（中國石油塔里木油田公司天然氣事業部，新疆庫爾勒 841000）

0 引言

迪那作業區是西氣東輸一線的重要氣源地之一，地處新疆庫車縣境內，東南距輪臺縣46 km，西南距庫車縣74 km，地面海拔（1000～2000）m。迪那油氣處理廠導熱油系統有3臺AURA公司制造的爐子和4臺導熱油循環泵，如果將導熱油比作石油工業油氣處理裝置的血液，那么導熱油泵就是心臟，給血液流動提供動力，屬于關鍵設備。迪那導熱油泵于2009年底安裝調試投產運行（3用1備），運行平穩。2016年開始出現部分泵振動趨勢逐漸增大，嚴重影響了正常安全生產。

1 導熱油泵振動值異常增大原因分析

1.1 導熱油循環泵概況

迪那油氣處理廠導熱油系統共有4臺導熱油循環泵（2用2備），位號分別為P-4101A，P-4101B，P-4101C和P-4101D。4臺導熱油循環泵為同類型、同型號機泵，安裝方式是整體撬裝結構（圖1）。

機泵為WEG（萬高）公司生產的ETANORM SYA 80-250，由電機和懸臂泵組成。電機型號為280S/M-2，額定功率75 kW，電壓380 V，額定電流134 A，轉速2970 r/min，頻率50 Hz。泵的流量為220 m3/h，額定揚程85 m，轉速2900 r/min，工作溫度220℃。

圖1 現場機組

1.2 導熱油循環泵狀態監測數據分析

自2015年2月開始，A，B和D導熱油循環泵振動趨勢開始變大，均超過正常值，振動值存在波動。P-4101C泵振動較小，基本沒變。

對機組進行頻譜分析發現，泵頻譜主要以轉頻為主，存在152 Hz頻率成分，徑向軸向都有較大的振動值，加速度振動較小。判斷為聯軸器對中不良造成振動。停機檢查對中情況，發現聯軸器對中確實發生了變化。重新調整對中后運行。之后做過多次調整（包括泵轉子更換、機泵互換位置、調整對中等），但效果不明顯，振動依然較大。

2017年5月，生產廠家對該機泵進行對中調整處理（P-4101A），之后對該機組進行專項檢測。檢測機身振動、管線及基礎振動。振動值有所變化，但是振動依然超標。

2017年6月27日，再次對導熱油泵P-4101B和P-4101C泵進行帶負荷運行振動監測，和斷開B泵聯軸節進行電機單機運行振動檢測（電機單試運行振動狀態良好）。檢測P-4101C泵振動值正常，P-4101B振動值較大（泵驅動端振動達到50 mm/s）。振動頻譜結構無明顯變化。

2017年9月，作業區把振動正常的P-4101C導熱油泵的泵體和振動較大的P-4101A導熱油泵的泵體互換位置后進行振動監測（圖2、表1）。測試結果顯示，本來運行較好的P-4101C泵，泵體調到P-4101A導熱油泵位置時振動上漲；而本來振動較大的P-4101A泵，泵體調到P-4101C導熱油泵位置時振動正常。說明機泵本身情況都是正常的，振動大小與泵本身關系不大。

圖2 P4101A與P4101C互換位置前后的頻譜圖（有效值譜）

表1 P4101A與P4101C互換位置前后振動數據 mm/s

各機組測點加速度振動都在允許范圍內，趨勢相對平穩。

現場了解到，每次機組停機后檢查對中情況，發現原對中情況都發生改變。P-4101B泵停止運行時，P-4101C泵各測點現場采集的振動數據比同時運行時降低了50%倍。

電機驅動端測點垂直方向及軸向振動較高。頻譜以轉頻（50 Hz）為主，無其他異常頻率。

泵兩端振動都較高，頻譜以轉頻（50 Hz）為主，伴有152.5 Hz頻率成分。該頻率跟軸承6314外圈缺陷頻率接近，但是該頻率在其他幾個機泵上也同時存在。而之前已對泵軸承進行過更換，不可能出現同時損壞的情況。所以，排除軸承缺陷的可能性，該頻率可能是某部件固有頻率。

對機組基礎及管線進行振動測量，機組基礎各測點振動大小相差較大見表2，表2的測量類型為速度，特征值類型為有效值。

曾經電機拆開后單機運行，振動值在正常范圍內（振動值最大2.2 mm/s）。頻譜以轉頻為主，無其他異常頻率（圖3）。電機運行正常。

1.3 導熱油循環泵振動值異常原因分析

依據行業振動相關標準、狀態監測數據分析和現場安裝運行情況，分析認為導熱油泵存在以下問題：

（1）礎剛度不足、箱形鋼結構基礎的分布剛度嚴重不均勻（不屬于等剛度設計），基礎鋼板各點剛度差異很大，轉子不平衡過大的激振力激發鋼結構基礎近50 Hz的某階固頻。

表2 機組的基礎及管線振動數據 mm/s

（2）熱態下受管道應力影響發生泵殼變形及產生較大軸向位移、徑向位移，破壞了對中狀態，也改變了葉輪與殼體的間隙。

（3）轉子存在明顯的平衡問題及熱對中不良。

1.4 整改采取措施

圖3 P4101B單試電機振動數據

（1）增加基礎剛度，建議用混凝土填充或每臺機組用單獨基礎做支點；或者廢掉當前箱形鋼結構基礎，改成單臺單獨或2臺用1個的鋼結構基礎，可以參照克拉的導熱油泵基礎。

（2）檢查及消除管道應力，冷態對法蘭的無力矩安裝應該同時考慮到熱態的溫差應力的釋放問題；改善管線支撐的問題，建議入口管線下部固定支撐改成阻尼支撐。

（3）對泵轉子系統（帶連軸節及葉輪）重新做動平衡，提高動平衡等級。

（4）調整和優化軸系對中，逐臺泵篩選出合理的對中參數。

2 導熱油循環泵振動值異常解決方案

綜上所述，采取排除法對整改措施逐一落實，并及時采集振動數據進行分析，2009年安裝方式是整體撬裝結構，投產運行8 a后，由于項目建設基礎存在缺陷，造成基礎不實，運行時導熱油循環泵振動值異常，最終確認增加基礎剛度是解決3臺導熱油泵振動值異常的本質安全措施。采用2臺用1個的鋼結構基礎和混凝土填充增加剛性強度的解決方法。

2018年6月，利用裝置檢修期間，對4臺導熱油循環泵采取整改措施。整改后，4臺導熱油循環泵振動值完全符合ISO 10816標準振動值下線要求。整改后的設備布置圖和狀態檢測數據見圖4～圖6（巡檢儀器型號BH550）。

3 結束語

圖4 機組處理后的現場（2018-06-14）

通過這次技術改造，解決了導熱油循環泵長期振動值異常問題，避免現場因導熱油循環泵非計劃停車檢修可能造成全廠油氣裝置停工的風險，為裝置設備本質安全、長周期生產提供了保障。

圖5 機組基礎處理后P-4101D的振動數據

圖6 導熱油爐循環泵3Hv和3Vv振動趨勢及振動頻譜對比