離心泵振動高的原因研究及解決對策

中輕日化科技有限公司 呂金虎

1 引言

電機與軟水循環(huán)泵之間是通過星形彈性聯(lián)軸器來傳遞扭矩，電機軸和循環(huán)泵軸在對中時，軸向、徑向是否平行、間隙大小是否相同，會直接影響到泵和電機的運行狀態(tài)，對中不良時循環(huán)泵振動增大的幾率會大幅提高、機械密封極易損壞、機泵效率會下降、能耗也會增加。良好的對中可以減少生產(chǎn)損失、延長設(shè)備的使用壽命、減緩軸承和機械密封的失效、降低設(shè)備的振動、減輕對減震墊的磨損、降低維修成本、減少能耗[1-5]。

我公司坐落在上海市金山區(qū)，擁有2套4.5萬t/年和一套1萬t/年非離子表面活性劑的乙氧基化生產(chǎn)裝置，于2015年建成并順利投產(chǎn)。主要產(chǎn)品為脂肪醇聚氧乙烯醚，文中離心泵是由杭州堿泵有限公司制造，該泵參數(shù)見下表。

電機功率內(nèi)容 IN300-250-名稱 型號規(guī)格 流量m3/h揚程m轉(zhuǎn)速r/min電機型號400-PI 900 25 1490 YB3315S-4W 110kW

電機配置黑龍江佳木斯電機有限公司制造，轉(zhuǎn)速1490r/min 防爆電機。該乙氧基化裝置由前處理、主反應(yīng)、后處理單元均設(shè)置換熱器，換熱器是間歇式升溫和降溫工況，溫度控制要求高，需要快速升溫，該離心泵屬于主反應(yīng)單元，使用介質(zhì)為：軟化水，工作溫度165℃，工作壓力1.5MPa,整個水循環(huán)泵采用全封閉系統(tǒng)，為防止管線內(nèi)軟水氣化，安裝有高位槽并加氮氣增壓，通過換熱器為反應(yīng)系統(tǒng)提供熱交換。

圖1 設(shè)備安裝圖

二次循環(huán)泵使用三爪聯(lián)軸器連接，在運行中發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器間減震墊特別易破損，機封也易發(fā)生泄漏，同時伴隨泵體振動升高、機械密封泄漏等問題。通過綜合分析，離心泵振動可能是由聯(lián)軸器找正、進出口管線移動等原因造成。

2 離心泵振動高的原因

離心泵在運行過程中出現(xiàn)振動情況，會大幅度縮減其使用壽命，不僅無法發(fā)揮其使用效果，還是給各使用公司帶來不必要的成本損失，總結(jié)引起離心泵高振動的原因如下[6]：

離心泵安裝時的基座、水泥基礎(chǔ)以及地腳螺栓松動等問題，會影響離心泵的穩(wěn)定性，從而導致離心泵運行振動高。

（1）聯(lián)軸器不對中。由于聯(lián)軸器找正精度關(guān)系到電動機能否安全穩(wěn)定運行，在機電安裝工作中必須給予高度重視。在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當聯(lián)軸器對中精度較低時，會出現(xiàn)離心泵運行振動高的普遍現(xiàn)象。

（2）管線位移。我司使用的離心泵進出口管線直徑為?300，設(shè)備相互連接多，且管線與冷熱交換設(shè)備連接，路徑較長，設(shè)備運行過程中因工藝需求，頻繁的熱脹冷縮會使管線形成一定程度的位移，進而導致離心泵出現(xiàn)振動高的現(xiàn)象。

（3）零部件老化。離心泵箱體內(nèi)的軸承與電機軸承使用老化導致其間隙增大也會引起離心泵振動高的問題。

（4）減震墊破損易導致機封泄漏。由于該離心泵與電機采取三爪直聯(lián)方式，離心泵使用橡膠減震墊，目前發(fā)現(xiàn)只要減震墊破損嚴重，離心泵振動就會有明顯的升高。

（5）溫差變化。經(jīng)過長時間觀察發(fā)現(xiàn)管線由于工況的原因，即在短時間內(nèi)且溫差變化較大的環(huán)境中，管線頻繁熱脹冷縮，極易造成位移，使減震墊產(chǎn)生磨損，進而導致泵振動高和機封泄漏的問題。

3 解決方法

3.1 提高聯(lián)軸器找正精度

聯(lián)軸器找正精度越高，設(shè)備和電機的軸承、機械密封、減震墊等使用壽命也越長。設(shè)備運行的震動也小，設(shè)備運行也越平穩(wěn)。選擇合適聯(lián)軸器對中方法可以提高聯(lián)軸器的找正精度。下面淺談聯(lián)軸器找正的幾種常用測量方法[7]。

3.1.1 直角尺及塞尺測量方法

使用直角尺及塞尺測量的具體操作方法如下：聯(lián)軸器的找正可以將直角尺貼靠在2個聯(lián)軸器外圓表面，一般以循環(huán)泵的聯(lián)軸器為基準，用目測的方法觀察直角尺與聯(lián)軸器外圓之間的間隙，通過調(diào)整間隙至大小相同即可。這種方法的優(yōu)點在于操作簡單，但精度不高，找正誤差較大，有時無法達到工藝要求，在投入使用后出現(xiàn)故障的頻率較高，不但影響生產(chǎn)，還會造成人力物力的浪費，給設(shè)備安全運行帶來隱患。因此本方法只適用于轉(zhuǎn)速低，找正要求不高的動設(shè)備聯(lián)軸器的對中安裝測量。

3.1.2 百分表測量方法

百分表測量方法是聯(lián)軸器找正測量時常用的方法，首先把磁力表座裝在循環(huán)泵半聯(lián)軸器作為基準，用百分表去測量電機聯(lián)軸器間的徑向和軸向間隙的偏差值。此種方法測量的優(yōu)點使聯(lián)軸器之間對中的精度得到極大的提高，對中的效率也得到提高。百分表價格低，成本便宜，適應(yīng)性強。但對測量過程中得出的數(shù)據(jù)需要進行分析計算，來確定電機的調(diào)整值，測量技術(shù)要求高，百分表表架的安裝也會因設(shè)備不同而變化。故此，用百分表對中法找正較困難，維修人員在設(shè)備對中找正時因計算數(shù)據(jù)繁瑣被逐漸淘汰。

3.1.3 激光對中儀對中

激光對中儀器是由德國普樂福尼克公司在20世紀80年代初發(fā)明的，該儀器是通過使用多用途支架，將一個低功率激光發(fā)射器和一個接收器分別安裝在聯(lián)軸器的兩側(cè)，利用計算機收集到的激光束在傳感器位置上的變化數(shù)據(jù)以及聯(lián)軸器中心到接收器的距離數(shù)據(jù)來確定聯(lián)軸器是否對中。此方法優(yōu)勢明顯：

（1）測量精度高。激光對中儀器的測量精度能達到0.001mm，是百分表的測量精度的10倍；由于百分表測量需安裝支架，會有撓度誤差，同時星形聯(lián)軸器兩半間距離比較遠、轉(zhuǎn)動速度快、對找正精度要求高、價格昂貴的轉(zhuǎn)動設(shè)備對中非常適合。

（2）生產(chǎn)成本低。通過提高旋轉(zhuǎn)精度，極大的降低了設(shè)備故障的發(fā)生率，延長了設(shè)備的工作壽命，企業(yè)的能耗和維修成本也得到降低。

（3）工作效率高。由于激光對中儀自帶支架，可以減少反復找正調(diào)整的時間，根據(jù)使用該儀器的廠家反饋的情況來看，激光對中儀的對中效率比百分表對中的效率有10倍左右的提高。

（4）工作強度降低。激光對中儀的操作方法簡單、易學，維修人員只要認真學習說明書，很快就能掌握其使用方法，而傳統(tǒng)的對中方法，維修人員要用較長的時間才能熟練掌握，并且在對中過程中需要人工計算、反復調(diào)整，不僅耗時耗力，而且勞動強度大。

（5）激光對中儀設(shè)備購買成本高，需專人使用、保管。激光對中儀擁有較多的優(yōu)點，克服了幾種聯(lián)軸器傳統(tǒng)對中方法的缺點，在設(shè)備安裝維修上的應(yīng)用已越來越廣泛。

3.2 減震墊問題解決對策

在更換新的減震墊時，必須對離心泵運行的整個系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)軟化水進行降溫處理，以保證機械密封內(nèi)O 型圈的伸縮量及使用要求，同時保證更換減震墊后運行的離心泵不因更換減震墊而造成機械密封泄漏，只能采取更換減震墊時，盡可能一起更換新的機封，雖然維修工作量加大，成本提高，但為降低對生產(chǎn)的影響又能在一定程度上為下次解決問題贏得時間，但就目前的問題又難以得到解決。

3.3 管線位移問題的解決方法

針對管線位移導致的離心泵振動過大的問題，可以嘗試拆開泵出口和入口管道以消除管線應(yīng)力對運行機泵產(chǎn)生的影響，保證機泵在無附加應(yīng)力狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。此外，重新對機泵管線進出口安裝同直徑的膨脹節(jié)，并對接口法蘭安裝的平行偏差、徑向位移及間距都進行相應(yīng)調(diào)整。從運行來看，更換減震墊的頻率有所降低，設(shè)備找正相對容易，但在運行中減震墊的易破損導致振動升高問題看，位移不是主要因素，尚存在其他未明原因。

4 結(jié)語

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，使用激光對中儀找正聯(lián)軸器對中的方式，能夠提高精確度，從而緩解離心泵的振動問題。管線位移的問題可以通過安裝膨脹節(jié)得到緩解。離心泵減震墊的易破損、機封的使用壽命短的問題，目前只能依靠更換新部件來解決。對于零部件老化導致的離心泵振動高問題，目前只能通過更換新部件來得到緩解，經(jīng)與設(shè)備廠家溝通發(fā)現(xiàn)，即使對箱體軸承和電機軸承同時更換同品牌、同型號規(guī)格的軸承，安裝完畢后運行也存在同樣問題，因此還需要進一步研究。