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送审论文预评阅表论文题目成品油首站给油泵运行故障分析及处理论文编号申报任职资格高级工程师申报专业组机电仪与工程建设组现从事专业机械与设备撰写时间201705申报人工作岗位简要描述（限150字）:直属单位主办岗，主要负责设备管理、设备新技术研究、新技术推广应用、技术改造和生产技术等工作。评价要素评价等级优良中差选题的科学性、针对性论证的逻辑性、论据的充分性结果的创新性、实用性表达的清晰性、结构的规范性工作的难度、深度及工作量预评阅结论性意见（请在下列4项中选择1项结论性意见，在中划”，对“不具备”的请简要说明理由）：论文具有申报任职资格的较高水平；论文达到申报任职资格的水平；论文基本达到申报任职资格的水平；论文不具备申报任职资格的水平。预评阅结论为“较高水平”或“不具备”的，请简要说明理由:预评阅结论为“较高水平”或“不具备”的，请简要说明理由:专家签名:成品油首站给油泵运行故障分析及处理摘要给油泵是成品油首站输油的重要设备，针对给油泵运行过程中存在振动大，联锁无法投用、轴承箱漏油、泄漏检测误报等问题，通过采用振动频谱分析，有针对性地改进入口管线支撑，增加轴承隔离器，加强泄漏检测设施日常检查和维护，使问题得以有效解决。关键词：给油泵；频谱分析；压力脉动；泄漏检测；轴承隔离器1、概述某输油站是华中地区成品油主干管道的首站，其主要设备的运行状态直接关系到整条管线的安稳运行和成品油保供任务，输油站大致工艺流程如图所示：从油库过来的油品通过油品进站分割阀、过滤器后进入三台并联的给油泵，通过加压后进入串联的主输泵，再次升压后注入长输管道。给油泵两开一备，主要是保持管道流量均衡稳定，满足主输泵入口压力及流量要求。图1输油站简要工艺流程图并联布置的3台给油泵型号相同，主要参数如下：电机型号YB2-315S-4W，额定功率110kW，转速1480r/min。泵型号SKY480-60，扬程60m，转速1480r/min，额定流量480m3/h，功率110kW。泵采用双吸水平中开式结构，两端支撑，单级叶轮，叶轮有6个流道。在两端轴承箱水平方向，安装有2个速度传感器，对机泵振动进行实时监测和联锁保护。2、存在的主要问题2.1给油泵B01非驱动端振动高管道自2007年投用以来，给油泵B01运行时振动参数经常出现报警（一级报警值4.5mm/s，二级报警（联锁）值7.2mm/s），而其他2台给油泵则运行正常。尤其在切换主输泵或者油库切换外输油罐的时候，B01振动值甚至达到联锁值，为了保证连续性生产，不得不将B01的振动联锁摘除，给安全运行带来了很大的隐患。振动异常时现场采用手持式测振仪对振动探头测点进行核对，发现与远传测振传感器SCADA系统上所示数据基本相同，证明振动异常是确实存在的。按照下图2测点布置，分水平（H）、垂直（V）、轴向（A），用BH550状态监测仪测得的现场振动数据见表1：

图2给油泵振动测点分布图测点号测量值加速度m/s2速度mm/s1H4.8071.2631V4.3090.3432H2.3331.2892V1.3070.3792A1.6420.6283H6.4344.1383V3.4672.9913A5.6202.2434H6.5386.1764V4.3114.9654A3.3072.745表1给油泵振动监测数据从现场测振数据来看，根据JB/T8097-1999《泵的振动测量与评价方法》振动标准的的划分，给油泵属于第二类泵，振动烈度在2.8mm/s以下属于许用范围。从振动监测情况可以看出，电机运行情况良好，振动值正常，非驱动端振动严重超标，稳定运行后水平振动达到6.1mm/s，超过了一级报警值，接近联锁值，驱动端情况稍好，但也接近一级报警值，机泵根本无法正常运行。2.2、轴承箱漏油给油泵在日常运行过程中，轴承箱润滑油泄漏严重，主要漏油点位于：①轴伸端油封处②油视镜密封处③轴承箱底部放油管法兰，泄漏的润滑油造成轴承箱、联轴器、机座及周围地面沾满油污，既造成了润滑油的浪费，又严重污染了生产环境，还可能因为地面油污导致人员不慎滑倒，所以这一问题也亟待解决。2.3、泄漏检测报警经常误报为了保证对机械密封泄漏情况进行监测，给油泵驱动和非驱动端机械密封集油口均安装有泄漏检测报警，一旦出现泄漏，泄漏介质通过管道连接到一个安装有浮球液位开关的密封罐，当机械密封泄漏量达到30ml/min时，泄漏介会使浮球液位开关动作，联锁动作后，给油泵将停止运行。在生产过程中，经常在没有明显可见泄漏的情况下，出现泄漏报警联锁动作导致给油泵停运，对输油管线连续性生产带来了不利影响。3、问题原因分析3.1振动原因分析：振动是评价机泵运行可靠的一个重要指标，由于各种原因引起的振动超标的主要危害有：振动造成机泵不能正常运行；引发驱动电机和管路的振动，造成零部件、管道连接件松动、密封件失效；长时间的振动还可能导致基础裂纹，可能引发重大设备和人身伤害事故;振动还带来设备运行中的噪声，造成现场噪音超标，影响人员职业健康安全。解决运转中存在的异常振动，对保证设备本质安全，保证长输管道安全、平稳、高效运行有着非常重要的意义。但造成泵的振动异常的原因是多方面的，泵的转轴一般与驱动电机轴通过联轴器直接相连，使得泵的动态性能和电机的动态性能相互干涉；高速旋转部件多，系统刚性、动平衡精度对泵的运行状态也有着直接的影响；同时，由于泵并不是孤立的，它和管道以及阀门、前后流程设备组成了一个密不可分的系统，流体作用的部件受系统流态影响很大，流体运动本身的复杂性，也是限制泵动态性能稳定性的一个重要因素。在对机泵进行检修前，我们采集了给油泵B01非驱动端振动频率进行分析，通过对非驱动端振动幅值、振动信号频谱分析，查找其振动异常的原因。图2、3、4分别为水平、垂直、轴向三个方向的频谱图，从图中可以看出，一、二倍频（25Hz、50Hz）的幅值相对较小，之前我们也对联轴器对中数据进行检查，基本可以排除转子动平衡破坏和联轴器不对中引起的振动。图2给油泵非驱动端水平振动频谱图新油泰4V（201703-3015:41:17波形图）［芸里口日9/ni力新油泰4V（201703-3015:41:17波形图）［芸里口日9/ni力T孔物油裂4Vf2017-03-3015:41:17颇谱图（峰ffiL港））[HE]10M图3给油泵非驱动端垂直振动频谱图liWs],*-卜-__%.：4AliWs],*-卜-__%.：4AH函程1SflHTrL硼nim/s]4A三帛!.：:/5FETJD^amJ明输袖蒙4A（2O17WA30姑:42;43巍诺图（有覆性苔））[:SSO15Hsrri.lTnm/s]1即n图4给油泵非驱动端轴向振动频谱图从频谱分析来看，主要频率为150Hz频率，与叶片通过频率接近，叶片通过频率计算见（1）式：F=nz2（N/60）（1）式中Fv一叶片通过频率，Hz；n—谐波整数，n=1；z?一叶片数量，z2=6；N一转速，1480r/min。计算得知：Fv=148Hz，与频谱图中三个方向的主要频率接近，可以判断振动主要是由于叶片通过频率所引起的。对于叶片式机器来说，引起叶片通过频率的主要原因有：[1]1）叶轮外径与导叶（蜗舌）之间的间隙过小。2）与泵的转速有关。转速越高，流体在泵内的流动速度越快，流体在流道中的冲击力也越大，因而产生的压力脉动幅度也越高。3）与泵的流量有关。在小流量下，由于液流对叶片的冲角大，流道中产生较多的边界分离旋涡，这种旋涡在叶轮与导叶之间相互作用下就会产生明显的液流压力脉动。4）转子中心与壳体中心不重合，叶轮偏心度大，叶轮周围产生的不对称力越大，再转子上产生附加作用力和弯矩，越不利于转子运行的稳定。5）叶轮叶片数与导叶数不匹配产生的流体冲击。6）流体的压力脉动与管系的自振频率发生共振。根据给油泵的实际运行情况及频谱分析情况来看，振动主频都是六倍频，故先从泵的操作流量入手，通过日常运行情况分析，发现泵运行稳定以后，主输泵开一台或者开两台的工况下，流量调整变化对其振动值影响不大。给油泵采用软起动，转速不可调；壳体中心是靠整个泵体基座来进行定位的，从泵的结构设计上没有调整途径，转子中心相对壳体中心的相对位置是依靠轴承箱定位来保证的，而轴承箱采用定位销固定泵体上，出厂时已经进行了定位和试运，没有调整余地，在复查时我们检测了转子叶轮和口环的跳动和同心度，检测值都小于0.03mm，将转子装入后，对口环间隙差（不均匀度）也进行了复查，间隙差在0.04之内，证明转子中心和壳体中心同心度没有问题。可首先排除上述第2）、3）、4）项原因导致泵异常振动，另外该泵结构没有导叶，所以也可排除5）的原因。根据API610-2004,5.1.1规定，导叶或蜗舌与叶轮叶片外圆周之间的径向间隙至少应当为最大叶轮叶尖半径的3%（对于导叶式泵）和最大叶轮叶片尖半径的6%（对于蜗壳式泵），百分比间隙按下式计算：已知给油泵叶轮直径为450mm，蜗壳直径为500mm，百分比间隙P：[2]P=100（R2-R1）/R1=100（250-225）/225=11.1式中：R2蜗壳半径或导叶头部的半径；R1最大叶轮叶片尖的半径按照上面公式计算，该泵蜗舌与叶轮叶片外圆周之间的径向间隙满足要求。另外我们对泵的入口管线进行了检查，发现当给油泵B01停止运行，而其他两台泵运行的时候，入口段管道振动依然较大，从工艺流程图（图1）可以看出，该段管道是从过滤器过来的，现场布管的时候，经过两个弯头后进入地下入口集合管，从集合管再分支通过2个弯头进入泵入口。管道进入集合管的入口与给油泵B01入口距离0.86米，与B02的入口距离达则到2.56米，流体进入集合管后，由于与B01入口较近，在弯头处、集合管出口处形成紊流状态，流体的脉动对管道弯头形成冲击，使管道产生振动，振动加剧了流体的脉动，使管内压力出现波动，给油泵是侧面吸入的双吸式离心泵，轴向力主要靠泵的结构设计和流体稳定来平衡，对旋涡流、偏流的情况更为敏感。进一步对输油站检修情况进行了解，发现在这台泵运行状态变差之前，曾经对入口阀门进行过更换，由于型号改变，阀门基础和管道支撑也发生了相应改变，现场检查发现阀门和管道几乎形成了不受力的虚支撑。综上所述，给油泵入口管道设计不合理，由于流体扰动造成管道振动偏大，压力脉动与管道振动形成共振加剧了振动的发生，振动与流体脉动相互影响，使给油泵叶片通过频率增高，是导致给油泵B01振动大的主要原因。3.2轴承箱漏油分析轴承箱两侧油封均使用传统的迷宫加毛毡密封形式（如图5所示），其主要的密封效果取决于迷宫间隙、毛毡与转子的间隙，迷宫密封理论上动静密封部件的间隙越小，密封效果越好。但由于机泵在启停过程中，一方面由于流体状态瞬间变化，存在不均衡的轴向力，转子会发生窜动；另一方面，由于轴承润滑由边界润滑向全膜润滑转变的过程中，转子运行轨迹呈椭圆状，振动最大，于是转子运行椭圆轨迹的长轴方向势必磨损迷宫，轴向由于窜动也会产生摩擦，使间隙变大；而毛毡密封最大的缺点就是固定在轴承箱上无法自动调整，因此随着设备的运转，间隙会不断加大，油温升高后，粘度变小，流动性能更好，因此密封效果也越来越差，导致泄漏严重。而上述密封形式是不能够对这种间隙进行补偿的，于是轴承箱内由于甩油环扰动而飞溅的润滑油便顺着轴颈表面流出轴承箱外面。图5轴承箱油封结构图油视镜和底部放油孔法兰泄漏属于静密封泄漏，泄漏点主要是密封面，油视镜泄漏主要原因是密封材料使用多年老化失效，密封效果变差所致。底部放油管连接法兰主要是由于密封面太窄，接触比压过大，密封垫片回弹性能差，时间长了以后，润滑油从密封垫处渗出形成滴漏。3.3泄漏检测报警原因分析对浮球液位开关进行检查，解体拆开后通过调整浮子位置，发现报警灵敏正确，液位开关本身没有故障，将连接管线拆除后，在密封罐后侧有一活接孔板（图6所示A点处），孔板的作用主要是在泄漏的时候能够保证密封罐内能够建立起浮球液位开关触发报警信号的液位。检查发现孔板（孔径4mm）已经堵塞了，由于有一部分机泵卫生清扫水通过轴承箱支架开口处进入到密封罐，孔板堵塞后无法流走，累积到一定程度，加上在工况变化的时候，机械密封会产生短时间的轻微泄漏，导致浮球阀动作而引发报警。图6泄漏检测设施图4、解决措施4.1振动的问题该泵振动大的主要原因与泵的管线有关。由于管线已经施工完毕，更改难度很大。因此提出了由泵入口管线进行处理，采用以下方法：1）利用管线停输时间，将入口管段物料排空，松开入口阀门连接法兰螺栓，入口管线、出口管线与泵体连接螺栓；2）在泵体出入口法兰水平、垂直和轴向分别架设百分表，将指针调零；3）检查入口阀门阀体是否已经完全落到支撑基础上，先紧固泵体出入口法兰与管道连接螺栓，观察百分表读数应无改变，然后依次紧固入口阀门后法兰、前法兰，紧固过程中，密切关注百分表读数，必须保证百分表读数无变化。4）调整入口管道中间部位支撑，保证泵体入口法兰水平、轴向百分表读数无变化，一直调整到垂直百分表指针稍微变化即可。完成调整后，发现机泵各点振值明显变小，最大振值仅为1.1mm/s（如图7所示），完全满足了JB/T8097-1999《泵的振动测量与评价方法》要求，通过以上措施的实施，彻底解决了给油泵B01振动大的问题，保证了装置正常的生产运行

■W天n，liis-aflJPI营湖「旦朝f抑「一I；•—-■W天n，liis-aflJPI营湖「旦朝f抑「一I；•—-—3ATJXHAC?LL.lS.-»].心£■31"皿顺HI；KnmiM:舟&""''"""a由独村hg滴Sa“BM7wai!志aSrjciSF『■zutiAM“早我剂。诅巨M里泡谁S3*i■印跳Iglctcnai^uj...回IofSrtwpis!;3?^&|3nwow珅：停■画n荷祈3;福M警=叵]%ijyjzs质U华H4ld\|*N14SSiTHMffLI:L5淄4.2轴承箱漏油的问题1）针对油封泄漏，加装轴承隔离器。轴承隔离器是一种非接触的，无磨损的永久轴承保护装置。它由一个动环和一个静环组成（见图8），动环随轴转动，静环安装在轴承箱孔内，动静环之间加工有相互配合的迷宫密封，协同作用，阻止外界污染物进入轴承箱，并阻止润滑油泄漏。图8轴承隔离器安装及结构图将轴承箱后盖在车床上进行加工，保证同心度和端面垂直度，加工一个安装台阶，尺寸根据VMA/70X90X18-NGP轴承隔离器安装要求，泵回装后根据轴向尺寸调整轴承隔离器位置。2）将油视镜和拆下后，将密封面清理干净，保证密封面干净无油污、无可见变形和表面缺陷，采用厚