立式筒袋泵异常振动分析及减振措施研究
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摘 要：为了配合大庆炼化公司600万吨/年炼油计划，解决炼化装置长周期平稳运行的问题。以大连耐酸泵厂1993年生产制造，型号为DL12A-15×20的立式筒袋泵为研究对象，针对其在输送拔头油工作过程中出现异常振动的现象进行了振动分析和减振措施研究。通过立式筒袋泵工作原理和结构组成研究，分析了立式筒袋泵转子、泵壳、机械密封等部件的结构特点，及各组成部件结构和安装情况对泵异常振动的影响。介绍了频谱分析技术在振动故障诊断中的应用，分析了振动分量频率与异常振动间的关系，为立式筒袋泵异常振动实时监测和机理分析提供了理论基础。
关键词：立式筒袋泵，振动异常，减振措施
从世界化工产品的发展趋势上看，液态烃已成为石油化工行业的主要原材料，相应的液态烃的周转情况也成为烃类罐区的重要课题之一。目前立式筒袋泵承担了烃类罐区95%以上的输送任务。但在液态烃输送过程中，立式筒袋泵经常出现振动超标、多部位超温及异常声响等问题，必须停车、拆卸、维修，严重影响了液态烃的周转输运。基于上述情况，本文将开展立式筒袋泵异常振动分析及减振措施研究。
1 立式筒袋泵工作原理及振动机理分析
1.1 立式筒袋泵介绍
立式筒袋泵又叫作立式双筒体泵，它的设计工艺和操作流程严格依照API 610（第八版）标准，ASME（美国工程师学会）标准和Ⅷ（压力容器）+Iх（焊接和钎焊质量技术条件）执行。立式筒袋泵的具体工作规格范围为40mm至200mm，運送介质流量范围为40-800m3/h，其扬程范围可达800m，工作时泵内压力可达到10MPa。
1.2 立式筒袋泵的工作原理
立式筒袋泵[1]的工作原理是当电机通过叠片挠性联轴器带动主轴时，充满在叶轮内的液体在离心力的作用下，从叶轮中心沿着叶片间的流道甩向叶轮的四周，由于液体受到叶片的作用，使压力和速度同时增加，经过导壳的流道而被引向次一级的叶轮，这样，逐次地流过所有的叶轮和导壳，进一步使液体的压力能量增加。将每个叶轮逐级叠加之后，就获得一定扬程。
1.3立式筒袋泵的结构组成
立式筒袋泵主要由泵入口、泵出口、轴承部件、机械密封、平衡鼓、泵壳、耐磨环、各级叶轮和刚性轴等共同组成。
2 实时监控数据分析
由于立式筒袋泵振动异常，特此对其进行了实时监测并对监测数据进行了分析。
2.1 实时监测标准
为了保证对本次研究的立式筒袋泵进行实时监测，我们采用定点测振仪对发生振动异常的机器进行了定点测振。测量位置布置在轴承、轴承支座或者其他对动力有明显响应并能表示机器整体振动特性的结构部件上进行测量。
2.2 立式筒袋泵工况
型号为DL12A-15×20的立式筒袋泵输送介质为拔头油，其组成主要是C5烃类；介质温度20-40℃，压力为0.4MPa左右；立式筒袋泵电机功率为18.5kW，转速为2950r/min，设计流量12m3/h，设计扬程300m；轴承采用46号抗磨液压油润滑，机封为串联式双端面机封。
2.3 立式筒袋泵振动监测数据分析
引起立式筒袋泵振动的因素有很多，我们通过对泵体外观初步观察、立式筒袋泵工作原理分析、泵体的内部拆分和振动频谱图的分析，得出了本文中立式筒袋泵振动异常的原因：
2.3.1 频谱分析
通过监测值和不同处的频谱得出以下结论：1h、1v点振动值明显增大。各点频谱均以0.5倍频和1倍频为主，且存在37.5Hz和62.5Hz、97.5Hz、110Hz频率，与转频差值为12.5Hz。可以看出，各频率的振动都有，尤其是在2h和2v两个监测点体现的更加明显，可以判断存在口环摩擦或轴承座安装不合格的问题。
2.3.2 泵体实地拆检
在工作人员对泵体进行实地拆检后，可以看出：泵下端的轴衬内圈、轴套外圈、叶轮耐磨环外圈和壳体耐磨环内圈均出现摩擦损伤现象。同时泵内上轴和下轴均出现同侧弯曲的现象，并与壳体的间隙值很小，产生摩擦。
2.3.3 结论分析
立式筒袋泵对基础安装的要求十分严格，因为立式筒袋泵的转子和筒袋都垂直位于该泵体的底座上，通常来讲，立式筒袋泵位于地面以下部分的比重越高，其基础水平度的误差对立式筒袋泵正常运转的影响就越大。当泵体安装的基础不平时，底座会随之产生倾斜，从而使得泵的筒袋和其他壳体部件的垂直性产生偏差，壳体的径向方向倾斜度会随着立式筒袋泵转子长度的增加而逐渐增大，而立式筒袋泵的转子通常是由驱动端的止推轴承进行支撑，当壳体径向方向的倾斜度超过极限值时，就会与垂直向下的泵转子发生摩擦，向外表现为产生振动。
3 立式筒袋泵减振措施研究
针对立式筒袋泵在液态烃输送过程中经常出现振动超标的问题，本文形成的主要结论如下：①在工况不变的情况下，通过异常振动频谱分析和结构分析，得出了频谱数据与振动原因之间的对应关系。当频谱中有多个频率出现振动，代表了机泵中有部件发生摩擦；当频谱中有高倍频的振动出现，现场又有介质通过管路的发生哨音，可以判断泵体内部有介质汽化；②通过对泵体外观初步观察、立式筒袋泵工作原理分析、泵体内部拆分和振动频谱图分析，得出立式筒袋泵振动异常的主要原因为安装基础不平、泵内介质汽化等问题；③在立式筒袋泵原有结构不改变的基础上，可以通过对泵内部进行彻底排气、增设微小流量放空线、增设风扇平衡块的方法，减小立式筒袋泵的异常振动。
参考文献：
[1]丁成伟.离心泵和轴流泵[M].北京：机械工业出版社，1981.
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