丙烯塔回流泵驅動電機振動高原因分析與措施

李早東，彭 磊

（中國石油蘭州石化公司，甘肅蘭州 730060）

0 引言

某乙烯裝置丙烯精餾塔回流泵是乙烯裝置丙烯精餾系統的重要設備，其主要作用是輸送精餾塔底介質去精餾塔塔頂，形成精餾塔回流系統，為產出合格丙烯提供必要條件。

1 丙烯塔回流泵系統

該丙烯塔回流泵2006 年投產，投用后運行良好，泵和驅動電機的主要參數見表1。2022 年11 月11 日，該泵驅動電機負載端和自由端振動均發生明顯的上升趨勢。

表1 丙烯塔回流泵基本參數

2 振動分析方法及優點

本文主要采用的方法是包絡譜解調分析方法。包絡解調分析理論的優點是，可以將與故障相關的信息從高頻調制信號中解調出來，避免與低頻噪聲混淆。通過利用包絡解調原理對軸承的狀態進行監測和故障診斷，能夠盡早發現軸承早期出現的故障，為軸承的運行狀態監測和壽命評估提供更多的數據支持。

本文研究所采用數據均來源于某公司開發的動設備狀態監測與故障預警平臺，該設備振動信號傳感器配置位置如圖1所示。

圖1 設備狀態監測傳感器配置位置

3 振動異常分析

3.1 故障現象

分析近一個月設備運行監測數據，11 月11 日之前，各測點振動速度有效值整體變化趨勢比較平穩，其中，1Hv（自由端）、2Hv（負載端）測點振動值2.8～5.5 mm/s，其他測點速度有效值在1.5 mm/s 以內。加速度標度峰值，除2Ha 測點加速度值在3～23 m/s2區間內大幅變動外，其他測點加速度變化趨勢平穩，均處于8 m/s2以內。11 月11 日開始，1Hv、2Hv 測點速度有效值幅值顯著升高，并呈現不斷上升的趨勢，最終達到12 mm/s 左右，2Ha 測點加速度標度峰值也隨之不斷波動（圖2）。

圖2 丙烯塔電機振動速度和加速度趨勢

3.2 故障分析

1Hv、2Hv 的頻譜圖和包絡譜圖分析如圖3所示，11月11 日驅動電機振動有效值發生突變前，1Hv、2Hv 測點頻譜主要表現為工頻突出，最高可達6.15 mm/s，為電機轉子不平衡特征。2Ha 加速度測點頻譜主要貢獻頻率為3512.1 Hz，加速度值為3.64 m/s2，并左右伴有±1001 Hz 的邊帶頻率。包絡譜分析結果顯示，軸承2 此時存在外圈故障頻率，結合頻譜特性分析外圈故障尚處于早期階段。

圖3 有效值突變前測點頻譜特性

如圖4 所示，有效值突變后1Hv、2Hv 測點頻譜工頻幅值顯著升，高達12.42 mm/s，說明此時電機轉子不平衡故障明顯加重，同時2Ha 測點加速度頻譜中依然是35 101 Hz 為主要貢獻頻率，此時加速度值高達5.86 m/s2，且左右伴有±1001 Hz 邊帶頻率，有轉子或者軸承松動跡象特征。此外，包絡譜中軸承外圈故障頻率幅值也開始占主導地位，軸承2 外圈故障惡化。

圖4 有效值突變后測點頻譜特性

3.3 故障診斷

根據故障分析可知，電機轉子存在不平衡特征，電機軸承運行初期，該不平衡特征并不會對電機的運行造成影響，但隨著電機運行，該不平衡特征最終誘發軸承故障，導致軸承2 外圈故障的惡化。根據振動值上升情況，建議盡快進行檢修，檢查轉子的動平衡狀態、是否存在松動，并檢查軸承2 外圈損傷情況。

4 檢修情況及后續運行

2022 年11 月17 日對該泵驅動電機進行檢修，更換電機兩側軸承。檢修后的電機振動速度有效值由原來的12 mm/s 左右下降至2 mm/s 以下，且運行穩定。

同時對拆下的軸承進行解體，發現電機驅動端圓柱滾子軸承外圈、內圈、滾動體均產生了不同程度的劃痕，驗證了此次故障診斷的準確性。

5 結束語

此次丙烯精餾塔回流泵電機振動高的故障診斷，不但精準地找到了電機振動高的根本原因，為此后的檢修明確了方向，同時也為電機精準檢修和檢修策略的制定提供了依據和理論支撐。