分馏塔顶回流泵振动原因分析及处理措施
韩军，张睿，邵炳涛
（ 延安石油化工厂，陕西 延安 727406）
摘 要：振动是衡量回流泵运行可靠性的一项重要指标，同时也是造成回流泵故障的最大威胁。回流泵在在运转时，如果出现振动，轻则导致密封泄露、轴承损坏、各部件连接松动，重则导致轴承抱死、管线断裂、摩擦起火，严重影响着石油企业的生产安全。文章针对气体分馏装置脱乙烷塔回流泵P-104的振动异常原因展开调查和分析，借助整合数据信息的方式，对比常见离心回流泵振动超标的根本原因，从现场拆除校验核对、二次校正找平、二次灌浆，以及连接工艺管道的等方式，有效解决分馏塔顶回流泵异常振动的问题。
关键词：分馏塔顶；回流泵；振动原因；处理措施
0 引言
引起离心泵振动原因较多，处理自身结构缺陷外，其安装工艺、规范使用也会引起泵的振动，处理离心泵回流振动异常问题的具体措施，逐渐从复杂向着精简和高效率等方面拓展。对于分馏塔顶回流泵而言，其本身的根本作用是将机械能转化为压力，进而带动势能和动能的出现和形成，推动石油处理的全面优化提升。振动作为检验其运行的重要指标，必须及时给予关注并高效处理，不仅可以确保生产和工作人员的生命安全，还能减少施工现场成本损失。
1 分馏塔顶回流泵的具体故障现象
通常来讲，作为石油化工行业应用比例整体偏高的动态设备之一，离心回流泵可以用来运输各种固体、液体、固液混合体以及含有危险腐蚀性介质的物质等，其分馏单元流程可如图1所示。由于本身应用范围相对比较广泛，且能够在高转速的情况下供应持续的流量，因此受食用化工企业的普遍认可与应用。对于离心泵而言，振动是评估其运行安全性、可靠性的重要指标，同时也是判断其是否出现故障问题的关键性依据。通常离心泵在进行高速运转时，一旦出现异常振动情况，一方面会造成密封性泄漏。中央轴承损毁，各个连接部位出现明显的松动，另一方面则是导致轴承抱死，进而引发严重火灾事故，管线断裂从而威胁整体生产施工现场和操作技术人员的生命安全。
图1 分馏单元流程图
气体分馏装置脱乙烷塔回流泵P-104本身包含属于是单级卧式的中央支撑式架构，主要输送的介质为液化气，在08年投入运营和适用，首个运行周期各项数据经检测没有任何异常情况，但在后续几年经过全方位大检修过后，其出现明显的运行恶化，其所产生的噪音增加，且震动超出规定标准，驱动轴承部分的水平方面振动速度，最高甚至可以达到每秒16mm，而垂直振动速度则是高达每秒28mm，甚至用手去进行触碰，都能够明显感受到酥麻的体验和感受。如表1，P-104的相关参数。
表1 P-104相关参数
参数 | 数据 |
流量/（m3/h） | 115.2 |
扬程/m | 120 |
HPSHr/m | 1.8 |
轴功率/kw | 28.4 |
效率/% | 56 |
转速/（r/min） | 2950 |
2 常见离心泵回流振动的主要原因和应对措施
2.1流量影响
据相关调查数据显示，当离心泵在正常的流量下展开运行时，其自身不会出现明显的振动异常问题，但是当其内部流量出现骤然偏高或者过低等情况，其泵内部的结构将会因为轴心力量的变动而出现偏移，从而导致转子平衡被破坏，出现严重失衡现象，进而造成转子在离心泵内随意窜动，内部各个机体构件出现不同程度的磨损，以至于振动频率明显异常。而导致流量变动主要有两单面的因素，首先是灌泵不彻底，部分空气留存在泵内，密度出现明显波动，无法实现将液体通过压强作用力的方式吸进泵内。而另一方面则是入口的过滤器出现堵塞问题，导致介质的吸入数量明显不足，叶轮入口段出现负压区域，离心泵内部的介质出现温度升高逐渐汽化的症状，造成汽蚀问题的出现和发生。
为了解决这一问题，需要相关工作人员实时关注泵内流量的变化，尽可能避免和预防出现偏离流量设计的状况出现。当入口过滤器出现堵塞问题时，需要及时更换备用泵，并将原来的离心回流泵进行清理，确保其不会在短时间内出现二次堵塞，且能够正常运行后投入到正常使用中。
2.2 介质组分影响
装置在运行过程中，其分馏塔底部会设置重沸泵等类别的机泵，其自身的介质主要以饱和态的液体为主，在运行前期会带有噼啪作响的声音，震动会逐渐增加，但是随着操作参数达到预设标准后，这类现象就会逐渐消失。另外分馏塔侧线泵在运行初期，由于产品本身偏轻，内部空气尚未完全驱逐，导致形成汽蚀状况，造成震动异常问题。
为了在短时间内高效处理以上问题，需要在出期运行阶段，控制重沸泵在低负荷状态下平稳运行，用相对比较缓慢的速度进行升温，在其温度达到预设数值后再逐渐加大重沸泵的整体负荷。而对于侧线泵来讲，则是需要工作人员在明确处理和排放所有空气后再展开启动，从而能够避免出现汽蚀情况。
2.3 联轴器问题
在安装泵的过程中，经常会因为联轴器的问题造成振动超标。首先是泵和电机的位置偏差，导致联轴器出现不同心的情况。其次当联轴器的螺栓固定没有达到规定标准时，会直接造成振动异常问题。最后在联轴器内部膜片出现损坏或断裂等情况是，也会造成振动失常。为了有效避免上述问题的出现而对泵造成不同程度的损害，因此在安装泵机时，相关工作人员需要先固定泵的具体位置，紧接着在其相应的位置安装台座，确保其高度稍高于电机的位置。在安装好公共底座之后，借助机械设备将地脚螺栓进行全面拧紧和固定，提前绘制好位置的标识线，可以帮助后续判断位置是否出现偏移提供参考依据。然后再电机底座下方安装并调整垫片，借助两块千分表对其平行度和同心度展开校正工作，在反复调试、检验以及数据对比之后，争取将其偏差控制在10μm之内。针对高温的机泵而言，要在其充分预热的情况后展开找正工作，从而有效降低偏差的具体数值[1]。
2.4 转子失衡
对于离心回流泵而言，当其内部转子出现失衡问题，主要呈现为原始性和渐发性两种，原始性不平衡是指其在装机前就已经出现明显的失衡问题，主要原因在于设计缺乏合理性或者在生产制造中，因材料密度不均衡或者加工粗糙等情况，造成转子与轴垂直的圆周质量出现相应的偏差，进而导致磨损加重，产生严重的振动异常情况。而渐发性不平衡则通常指转子在运行时，因相关因素而出现不同程度的磨损、腐蚀或者介质堆积造成淤堵以及转子材质不达标出现明显开裂等情况，导致其自身的平衡遭到打破，甚至还会引发流量异常的问题。为解决转子平衡给泵振动带来的消极影响，工作人员需要提前对所有的设备进行试运行，确保其不会出现原始不平衡问题。当运行时出现明显的失衡问题，工作人员要对设备进行全面拆解检查，并将转子的组件进行抽检，清理其表面存在的污垢，疏通各个流量运行渠道，反复检验叶轮表面的完整性，甚至安排专业性团队给转子进行动平衡检测试验，并展开专业化修复，从而减少并降低转子失衡问题出现的振动异常情况[2]。
2.5 轴承故障和润滑失效
一直以来，轴承作为离心回流泵中的关键性构件，是支撑转子进行高速转动的核心要点，具有平衡泵内轴向力的基础作用。因此轴承本身的质量和安装都会对泵体造成相应的影响，进而出现超标振动，降低总体工作效率。为有效避免轴承问题对分馏塔顶回流泵的稳定运行造成影响，工作人员首先要控制采购环节中轴承的采买质量，尽可能选择具有符合国家规定且在业内有良好口碑和售后渠道的正规厂家生产出来的轴承产品。其次则是要选择有充足经验且能够结合环境变动选择科学合理安装方式的工作人员，尽量预防和减少轴承在安装过程中遭受意外损伤等情况的发生，从而有效发挥出轴承的核心作用。
润滑作为保障轴承稳定运行的关键性因素，一旦离心回流泵内部润滑环境遭受不同程度的变动，出现油质乳化、变质或供应不畅等情况，将会导致轴承在滚动摩擦时，出现磨损问题的概率持续上升，进而造成严重的火灾事故。因此工作人员需要施工确保轴承身处高质量的润滑环境内，做好定期管理工作，并及时进行补充和更换，避免轴承故障导致泵振动异常问题的发生。
3 明确分馏塔顶回流泵振动的根本原因和处理对策
3.1 主要原因
3.1.1 工艺
当前泵在输送过程中所使用的实际介质为液化气，这种介质过会受到沉降时间和缓冲罐内部空间大小的影响，若石脑油在内部空间较小的缓冲罐中并未得到充分沉降，则其内部水分含量将会在一定程度上得到提升，进而对泵造成不利影响。但就目前泵的实际运行情况来看，即便是两台泵对同一物质进行输送作业，二者所呈现出的振动现象也具有明显的差异性特征，因此可以不对介质内部成分情况进行深度研究[3]。
另外，在开泵前还应做好灌泵为主的准备工作，确保泵在输送过程前就已经充满了相应的介质。若泵在实际运行过程中并未出现气缚或汽蚀问题，且输送流量一直保持稳定状态，则可说明该泵的振动问题并不是由介质问题和工艺技术问题所导致的。
3.1.2.设备
一是要对泵入出口管线的固定与支撑处理；二是要对出现振动问题的泵进行解体处理，并按照有关规定的顺序要求对泵内部的叶轮、轴、轴承等各个零部件进行性能和质量检查，明确这其中是否有外面破损或形变，还应在此基础上对内部转子进行简单测试，若非发现不平衡问题，则应由此展开对公共底座的回装与固定检查；三是要明确该泵内部的基础灌浆层、二次灌浆层、回装联轴器、膜片等的细致检查，确保联轴器端面平行度最大值不超过规定值。
3.2 处理对策
3.2.1 拆除、校正核对
将目标泵的二次灌浆层进行拆除处理，在保证出入口法兰解口完整性的同时，尽快对其内部附属管线进行拆卸与清理，并将以拆除泵的底座机泵进行位置调整。此项工作的展开需要以生产厂商所提供的生产图纸和标准文件为依据，并由此展开对泵基础结构，比如其规格、尺寸大小、标高等。
3.2.2 二次找正、找平
二次找正与找平作业的展开应与现实情况为依据，现对设备安装的标高和中心线位置进行明确，然后在对已经进行过一次找正作业的永久性垫铁进行位置微调。当泵的底座标高能够与相关要求相符时，在对地脚螺栓进行对称校准处理，最后再次进行其在纵横方向上的水平度，直至无变化差距。
3.2.3 灌浆处理
为了有效提高分馏塔顶回流泵的工作效率，提前规避和预防振动异常情况的出现和发生，因此需要选择使用高强度且不会由于外界环境变动而出现明显收缩的灌浆料，清除基础构件表面的污渍和污垢，食用纯净水将其表面浸润长达十二小时以上，紧接着使用相关工具设备，以压缩空气将其白描吹扫干净。确保灌浆混凝土和基础的混凝土保持高度契合与牢固，避免空鼓或疏松等情况的出现和发生，保证灌浆强度达到预期的百分百完成，再按照规定固定和拧紧地脚螺栓，检查其地面的水平度和离心回流泵的向心力，确保其无明显变化后完成相应施工操作[4]。
3.4 管道连接
在连接管道式，为了避免相关机械设备出现明显位移的情况，工作人员需要对管道和基本功的连接口进行反复的校准和复位检验，确保其法兰平行度偏差控制小于0.15mm，且同轴度偏差小于0.50mm。在装置开车后，再用相关设备对其进行振动测量，确保分馏塔顶回流泵的振动频率小于每秒3mm时，则确定P-204运行步入正轨，恢复正常运行。
4 结论
离心泵回流振动出现超标或异常情况时，需要在第一时间内进行问题的上报和处理，通过总结以往造成离心泵回流振动反常的具体原因进行对比式分析和调查，结合实际情况发现造成异常振动的根本问题，用最小的损失来对其进行维修处理，不仅可以减少经济损失的发生，同时还能够为相关设备提供高品质的维护优化，从而带动工作效率和品质的优化提升，促进石油化工行业的全面发展。
参考文献：
[1]王健伟,陶义,王彦江,王长青,戚海军.脱丙烷塔回流泵振动故障分析及改造措施[J].石油和化工设备,2022,25(11):174-176.
[2]王振清. 离心泵回流空化流固耦合及振动特性研究[D].江苏大学,2020.
[3]陈智春.焦化分馏塔顶循回流泵振动问题处理[J].石化技术,2019,26(09):9+14.
[4]杨盛胜.分馏塔顶回流泵振动原因分析及处理措施探究[J].中国设备工程,2021(S2):125-127.
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