離心泵振動常見原因分析及預防措施

聶靜 張之新(蘭州石化分公司煉油廠，甘肅 蘭州 730060)

0 引言

目前看來，離心泵為化工生產制造提供了無法代替的功能。為保障這一設備的安全高效，也為了離心泵裝配和維護工作的各種投入，需要探究離心泵振動常見原因，綜合考量其預防措施。離心泵振動作為一種較為常見的機械故障，往往有著較為復雜的成因，所以工廠內部的技術人員需要不斷積累經驗和相關專業知識，制定出綜合的預防措施。

1 離心泵振動常見原因分析

離心泵振動是指離心泵在運行時發生不正常的振動，在軸承、電機、葉輪等部位都有所呈現，雖然離心泵根據實際需求和功能有著不同的結構設計，但是整體上看，離心泵振動的常見原因有：

(1)離心泵的設計不符合相關需要。在進行石油化工生產中，離心泵所要傳輸的液體多處在高溫狀態，而這樣的高溫狀態會導致汽蝕，如果離心泵缺少自動排氣閥門就會造成離心泵損壞，進而發生振動。

(2)離心泵的工程結構不符合實際生產需要，和離心泵的材料質量有問題也會導致離心泵振動。離心泵作為提供負壓以傳輸液體的裝置，如果質量方面出現問題就會影響其正常的工作。

(3)離心泵安裝過程不規范。離心泵工作時會產生較強的壓力，如果在泵體內部存在結構連接不合理的情況就會影響工作效率，進而發生振動。如離心泵的填料不緊會導致泵內無法處于真空狀態，削弱離心泵的運行功能，平衡管安裝不規范也會導致其發生堵塞，使得離心泵振動。

(4)離心泵的日常維護工作需要進一步提升。離心泵在石油化工生產中會長期運行，如果日常的檢查和維護工作沒有及時發現隱患和故障，就會增加離心泵非健康運行時間，進而造成離心泵不正常振動。

(5)日常監管工作難度大和制度不夠完善同時存在，加之離心泵長期運行，需要一種更加現代化的監控手段完成離心泵的日常監管。

2 離心泵振動的預防措施

2.1 確保離心泵設計符合相關需要

離心泵的各種結構設計需要根據生產線的需求而設計，并且要根據實際的生產作業需要來不斷完善。

(1)離心泵低比轉速設計。根據流量及揚程選取旋殼泵或高速離心泵，尤其需要注意在流量為40 到60m3/h 且揚程低于800m 時需要選用多級泵[1]。通過速度系數法設計離心泵流程模型，以尋找泵體在流水線上的最優運行方案。在葉輪方面通過水力損失判斷具體的容積效率，從而找到最合理的離心泵比轉速。

(2)液體通道結構。液體通道結構包括出口閥門、液體吸入端口和出口管道，在這三個方面的設計需要保證出口閥門的面積能夠有效處理氣體的理論數值，確保泵內壓強符合生產需要。液體吸入端要配備濾網等結構，避免發生堵塞，保障端口暢通。由于離心泵內存在理論的氣體殘留量，所以在出口管道方面的設計要盡量減少壓強波動，將排氣部位設置在較為適合空氣流通的位置。

(3)軸承與聯軸器需要保持相對的穩定，避免在運行時不同心的情況，應當注意到扭矩在電機與泵體之間的傳遞足夠穩定。防止聯軸器發生磨損的部件也要配備到位，確保及時更換，使得其結構設計能夠發揮離心泵的功能。

2.2 保障離心泵的工程結構和材料質量

離心泵的材料質量尤為關鍵，離心泵軸的剛性如果不達標，就會發生傳動軸與靜止物件的碰撞，進而造成離心泵振動。同樣的，如果離心泵軸的材料結構不合理，也會導致離心泵由于軸底結構承壓不均勻而發生振動。在最基礎的離心泵泵體架構方面，泵體高速運轉中的驅動裝置架需要保證其形態的穩定，從基礎地腳螺栓到整體離心泵基礎，都需要保證其剛性達到離心泵運行需要。在離心泵的基礎以及泵支架方面考慮剛性，能夠有效處理離心泵振動情況。聯軸器的結構與材料質量同樣影響這離心泵振動情況，為此要調增離心泵聯軸器的周向間距，保持軸體的對稱性，并且維持聯軸器的平衡水平來解決離心泵振動。離心泵自身運行時如果產生不對稱的壓強環境也會導致離心泵震動，所以在工程結構上要維持液體流動條件的對稱，葉輪結構需防止出口壓力不均勻造成液體漩渦，降低液體回流，以一定的葉片傾斜度來處理脈沖壓力。由于石油化工的生產特點，需要針對性地解決液體腐蝕情況，通過加厚離心泵體的密閉層厚度，可以根據相應材料技術的發展為離心泵內的各種隔離部件增添新材料。

2.3 規范離心泵安裝過程

離心泵的安裝要嚴格遵照相關圖紙的說明，把握好每一處細節，確保專業技術人員主導安裝過程。首先，在安裝離心泵基礎墊板時要確定地腳螺栓的數量和具體位置，考察其接地情況是否良好，分散泵體壓力的著力點是否正確。墊板要能夠滿足離心泵的整體結構，保證基礎結構內部的接觸情況正常，不出現空隙。一般情況下，在一處位置放置墊鐵的數量不超過三個[2]。其次，在離心泵軸結構當中，應確保離心泵軸和電機軸的聯動狀態，保持二者同心，并且要預留出一定空間以便于后期調整和運行。如果離心泵軸結構安裝過程不規范，就會導致連帶著葉輪等結構發生振動，損傷軸承。最后，在管道結構的安裝中也要注意規范操作，根據技術要點安裝并檢查。進口管道在安裝過程中要保持內部的密封性，并且為了保證內部氣體流通的均勻，應該設置如錐形漸縮管分擔氣流壓強。

2.4 提高離心泵的日常維護工作

離心泵日常維護工作的前提是工作人員規范操作，正確使用離心泵來減少離心泵振動情況。在轉速方面，雖然高比轉的離心泵性能更強，但是也要根據實際需要選擇離心泵的比轉，防止運行時出現故障。在出口閥門處調節離心泵流量能夠防止液體回流給泵體施加不必要的運行壓力，同時也就延長了離心泵的使用周期。離心泵運行時要確保泵體的密封狀態，杜絕泵體外部發生泄露時還在運行的情況，及時發現漏點進行相應的維修狀態。造成泄露的原因如下。

2.4.1 安裝靜試時泄漏

機械密封安裝調試好后，一般要進行靜試，試壓查漏，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環或靜環密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化，則靜、動環密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環摩擦副存在問題；如泄漏介質沿軸向噴射，則動環密封圈存在問題居多，泄漏介質向四周噴射或從冷卻孔中漏出，則多為靜環密封圈失效。

2.4.2 運轉時泄漏

泵用機械密封經過靜試后，運轉時高速旋轉產生的離心力，會抑制介質的泄漏。因此，試運轉時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：

(1)操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現象，引起較大的軸向力，使動、靜環接觸面分離。

(2)安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損，擦傷。

(3)動環密封圈過緊，彈簧無法調整動環的軸向浮動量。(4)靜環密封圈過松，當動環軸向浮動時，靜環脫離靜環座。(5)工作介質中有顆粒狀物質，運轉中進入摩擦副，擦傷動、靜環密封端面。

上述現象在運轉中經常出現，有時可以通過適當調整靜環座等予以消除，但多數需要重新拆裝，更換密封。

2.4.3 正常運轉中突然泄漏

離心泵在運轉中突然泄漏，主要是因為操作不當、維護不周而引起的。還有是正常運行中的磨損或者是使用周期達到上限。

(1)長時間憋壓會導致密封破壞。

(2)泵內有大量的介質循環，會引起介質氣化，導致密封失效。

(3)長時間未運行，重新啟動時沒有手動盤車，摩擦副因粘連而扯壞密封面。

(4)室內溫度差異大。

(5)工作情況經常調整。

(6)突然故障或者是停電導致停機等。

關于日常維護工作，除了工作人員的操作專業，還需要工廠維修部門的系統性檢查制度，確保廠內每一臺離心泵都有專門的人員定期檢修，對于出現振動或發出噪音的離心泵要及時關停以進行處理。維護人員還需要偵測液體溫度，保證其在適度范圍內，不會對離心泵的正常運行造成影響。工作人員應當注意到，功率過高也會導致離心泵振動，因此要注意離心泵內部結構的潤滑情況，適當滴入潤滑液保證各處不會發生摩擦。

2.5 利用信息化手段監控離心泵運行

離心泵的震動情況十分復雜，人工進行監測和處理可能無法保證維護工作的效率，因此可以引入相關震動狀態檢測技術，通過對離心泵振動信息的采集，判斷離心泵運行情況，科學地分析振動數據，能夠讓故障原因更清晰地呈現出來。信息化的離心泵運行監控設備需要采集傳感器、網絡通道和分析儲存數據的服務器，能夠實時檢測離心泵的振動頻率等信息，并與服務器中所儲存的故障信息進行比對，從而發現問題并給出相應的故障處理辦法。包絡分析能夠處理離心泵內的軸承齒輪運行情況，可以及時偵測到不正常振動的信號，發現軸承滾珠等結構的問題。信息化檢測的最大優點是能夠對振動信號的實時采集最及時地發現故障，能夠讓維修人員以最快的速度鎖定故障機器位置和故障原因，對于維護整體的生產運行能夠提供極高的監控效率[3]。同時這種技術還能夠對離心泵的運行情況劃分等級，需檢測離心泵和待維修離心泵區別與正常運行的離心泵，極大提高了維護部門的工作速度。

3 結語

石化煉油工業為我國提供了大量的原油加工產品，滿足了市場日益擴增的需求。離心泵作為這一工業領域內的重要設備，應該投入更多的關注來保障其傳輸各種介質的功能，理解離心泵運行原理和結構設計，完善并提高預防措施水平，保護該設備的工作效率。通過這些預防措施的施行，能夠有效控制風險，盡早處理生產隱患以維護工廠效益。