立式筒袋泵異常振動分析及減振措施研究
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摘 要：為了配合大慶煉化公司600萬噸/年煉油計劃，解決煉化裝置長周期平穩運行的問題。以大連耐酸泵廠1993年生產制造，型號為DL12A-15×20的立式筒袋泵為研究對象，針對其在輸送拔頭油工作過程中出現異常振動的現象進行了振動分析和減振措施研究。通過立式筒袋泵工作原理和結構組成研究，分析了立式筒袋泵轉子、泵殼、機械密封等部件的結構特點，及各組成部件結構和安裝情況對泵異常振動的影響。介紹了頻譜分析技術在振動故障診斷中的應用，分析了振動分量頻率與異常振動間的關系，為立式筒袋泵異常振動實時監測和機理分析提供了理論基礎。
關鍵詞：立式筒袋泵，振動異常，減振措施
從世界化工產品的發展趨勢上看，液態烴已成為石油化工行業的主要原材料，相應的液態烴的周轉情況也成為烴類罐區的重要課題之一。目前立式筒袋泵承擔了烴類罐區95%以上的輸送任務。但在液態烴輸送過程中，立式筒袋泵經常出現振動超標、多部位超溫及異常聲響等問題，必須停車、拆卸、維修，嚴重影響了液態烴的周轉輸運?；谏鲜銮闆r，本文將開展立式筒袋泵異常振動分析及減振措施研究。
1 立式筒袋泵工作原理及振動機理分析
1.1 立式筒袋泵介紹
立式筒袋泵又叫作立式雙筒體泵，它的設計工藝和操作流程嚴格依照API 610（第八版）標準，ASME（美國工程師學會）標準和Ⅷ（壓力容器）+Iх（焊接和釬焊質量技術條件）執行。立式筒袋泵的具體工作規格范圍為40mm至200mm，運送介質流量范圍為40-800m3/h，其揚程范圍可達800m，工作時泵內壓力可達到10MPa。
1.2 立式筒袋泵的工作原理
立式筒袋泵[1]的工作原理是當電機通過疊片撓性聯軸器帶動主軸時，充滿在葉輪內的液體在離心力的作用下，從葉輪中心沿著葉片間的流道甩向葉輪的四周，由于液體受到葉片的作用，使壓力和速度同時增加，經過導殼的流道而被引向次一級的葉輪，這樣，逐次地流過所有的葉輪和導殼，進一步使液體的壓力能量增加。將每個葉輪逐級疊加之后，就獲得一定揚程。
1.3立式筒袋泵的結構組成
立式筒袋泵主要由泵入口、泵出口、軸承部件、機械密封、平衡鼓、泵殼、耐磨環、各級葉輪和剛性軸等共同組成。
2 實時監控數據分析
由于立式筒袋泵振動異常，特此對其進行了實時監測并對監測數據進行了分析。
2.1 實時監測標準
為了保證對本次研究的立式筒袋泵進行實時監測，我們采用定點測振儀對發生振動異常的機器進行了定點測振。測量位置布置在軸承、軸承支座或者其他對動力有明顯響應并能表示機器整體振動特性的結構部件上進行測量。
2.2 立式筒袋泵工況
型號為DL12A-15×20的立式筒袋泵輸送介質為拔頭油，其組成主要是C5烴類；介質溫度20-40℃，壓力為0.4MPa左右；立式筒袋泵電機功率為18.5kW，轉速為2950r/min，設計流量12m3/h，設計揚程300m；軸承采用46號抗磨液壓油潤滑，機封為串聯式雙端面機封。
2.3 立式筒袋泵振動監測數據分析
引起立式筒袋泵振動的因素有很多，我們通過對泵體外觀初步觀察、立式筒袋泵工作原理分析、泵體的內部拆分和振動頻譜圖的分析，得出了本文中立式筒袋泵振動異常的原因：
2.3.1 頻譜分析
通過監測值和不同處的頻譜得出以下結論：1h、1v點振動值明顯增大。各點頻譜均以0.5倍頻和1倍頻為主，且存在37.5Hz和62.5Hz、97.5Hz、110Hz頻率，與轉頻差值為12.5Hz。可以看出，各頻率的振動都有，尤其是在2h和2v兩個監測點體現的更加明顯，可以判斷存在口環摩擦或軸承座安裝不合格的問題。
2.3.2 泵體實地拆檢
在工作人員對泵體進行實地拆檢后，可以看出：泵下端的軸襯內圈、軸套外圈、葉輪耐磨環外圈和殼體耐磨環內圈均出現摩擦損傷現象。同時泵內上軸和下軸均出現同側彎曲的現象，并與殼體的間隙值很小，產生摩擦。
2.3.3 結論分析
立式筒袋泵對基礎安裝的要求十分嚴格，因為立式筒袋泵的轉子和筒袋都垂直位于該泵體的底座上，通常來講，立式筒袋泵位于地面以下部分的比重越高，其基礎水平度的誤差對立式筒袋泵正常運轉的影響就越大。當泵體安裝的基礎不平時，底座會隨之產生傾斜，從而使得泵的筒袋和其他殼體部件的垂直性產生偏差，殼體的徑向方向傾斜度會隨著立式筒袋泵轉子長度的增加而逐漸增大，而立式筒袋泵的轉子通常是由驅動端的止推軸承進行支撐，當殼體徑向方向的傾斜度超過極限值時，就會與垂直向下的泵轉子發生摩擦，向外表現為產生振動。
3 立式筒袋泵減振措施研究
針對立式筒袋泵在液態烴輸送過程中經常出現振動超標的問題，本文形成的主要結論如下：①在工況不變的情況下，通過異常振動頻譜分析和結構分析，得出了頻譜數據與振動原因之間的對應關系。當頻譜中有多個頻率出現振動，代表了機泵中有部件發生摩擦；當頻譜中有高倍頻的振動出現，現場又有介質通過管路的發生哨音，可以判斷泵體內部有介質汽化；②通過對泵體外觀初步觀察、立式筒袋泵工作原理分析、泵體內部拆分和振動頻譜圖分析，得出立式筒袋泵振動異常的主要原因為安裝基礎不平、泵內介質汽化等問題；③在立式筒袋泵原有結構不改變的基礎上，可以通過對泵內部進行徹底排氣、增設微小流量放空線、增設風扇平衡塊的方法，減小立式筒袋泵的異常振動。
參考文獻：
[1]丁成偉.離心泵和軸流泵[M].北京：機械工業出版社，1981.
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