离心泵出口管线振动分析及处理

离心泵出口管线振动及处理 王长忠 钟 力 郝青汶 摘要针对实际生产中高压离心泵管线振动问，进行振动测试与分析，找出问题所在，采取有效措施，取得了良好效果。 关键词离心泵管线振动分析 中图分类号TH331文献标识码B 一、问题的提出 某加氢裂化装置原料油加压离心泵有5级叶轮，叶轮叶片数 ZI=6，导叶叶片数z2=9，进口压力0．15MPa，出口压力18．4MPa，泵 转速为5810r／min。试车时，发现其排出管线振动较大，管线上电 动阀振动位移达0．8mm，管线末端振动幅度达lmm，泵出口压力 指针摆动幅度为出口压力的2．7％～5．4％，出口流量表指针摆动 幅度为6％～10％，管道振动的程度远超正常状况，影响装置的安 全运行，必须加以解决。 二、振动测试与分析 泵体由于支承刚性较好，振动并不大，轴承外壳的通频振幅 为2．51mm／s，在允许的振动范围内。阀门处的主振动频率为 9Hz，是单向阀和电动阀组系统的自振频率，波形呈周期性的冲 击衰减波。因此，可以排除泵安装不合理的情况。 由于出口压力表指针和流量表指针的大幅摆动，排出管线 上可监听到管道中流体有不均匀、不稳定的流动声，估计管道内 流体存在较大的压力脉动，泵的出口压力和流量极不稳定，这应 该是引起管线振动的直接原因。为了找出问题所在，分别在泵的 轴承上、振动较大的出El管线上以及管线末端采集振动信号，并 测量泵的出口管线内流体的压力脉动信号。 为了确定管系振动是否由流体的压力脉动引起，对管道中 的流体进行脉动测试与分析。 (1)图1是流体压力脉动的时域信号，图中高频波呈高低 起伏，起伏波动的频率为7Hz，即管系的自振频率。压力波动幅 度的最大值为147～176mV，平均压力的直流分量为5．5V，则压 力的不均匀度6=0．027～0．032。观察泵出口压力表的指针摆动 情况，在P。= 18．4MPa的平均200 压力下，指针的 摆幅为0．5～ 1MPa，所显示的毫 压力脉动不均匀密 。 度也与图1得到9 的结果基本相 同。在这样的压 力不均匀度下， 一200 管内压力脉动的 幅值(偏离平均 0 100 200 300 400 500 时间／ms 图1压力脉动时域波形图 ．．。．磊筮．．．．鳖．．塞越-．．监二 压力的最大幅值)为： ap---3po／2=0．25—0．29，MPa 管道的内径为132mm，当脉动幅值遇到直角弯头时，脉动 压力对弯头的冲击力幅值为： AF=gApSsin45。=4835—5608，N 式中．s——管道截面积，mm2 在每一管道转弯处作用了这样大的力，必然会引起管道很 大的振动。当流体遇到阀门或异管等截面收缩的地方，也会产生 很大的冲击力。 (2)图2是流体压力脉动的频率信号，频谱图中出现3种主 要频率成分：①5。10Hz频率成分是占有最大峰值的主要部分， 如上所述，这是管系的自振频率。(至)291Hz频率成分是泵转速频 率(97Hz)的3倍，该泵叶轮叶片数Z1=6，导叶叶片数z2=9，根据 相关研究，是两种叶片的最大公约数产生了该脉动频率。③ 680Hz频率成分是泵转速频率的7倍，这一频率成分似乎与泵 的工频和管系自振频率的联合作用有关。 (3)管内流 体压力脉动和流 40 量脉动均随时间 变化，两者变化 的规律是一致的毫 (图3)。当压力迪20 处于峰值时，管’ 道中的流体加 速，造成流量瞬 时增加；当压力 ” 处于谷值时，管 道中流体减速， 流量就瞬时下 0 O．5 频率／kHz 图2压力脉动频谱图 降，流量大幅度变动加剧了流体对管系的冲击振动。 三、诊断结论 根据泵和管线的测试分析结果，得到如下的诊断结论。 (1)流体的压力脉动是引起管线振动的直接原因，由于压力 脉动，在很长管线的各个转弯处、截面变化处产生了流体冲击， 冲击力激发管线和阀门的自振频率。 (2)该泵运行时产生流体压力脉动的原因，是与泵的设计有 关。该泵的叶轮叶片数z。和导叶叶片数z：不符合互为质数的设 设置置理与维修2010N。4 l圄 万方数据 冷轧机组吉匠同J卫液压系统水分污染分析 郑召举 摘要分析冷轧机组高压液压系统中水分污染的危害和产生原因，主要是轧机支撑辊平衡缸有杆腔防尘密封损坏，导致乳化液 进入平衡缸的有杆腔从而造成乳化液的侵入，对此提出相应控制措施。 关键词冷轧机液压水分污染 中图分类号TP271+．31文献标识码B 一、概述 液压油中的水分也会像机械杂质污染一样，可损害液压系统 运转的可靠性、准确性和灵活性。即使水的浓度在低达0．01％～ 0．02％的情况下，也会对液压部件造成腐蚀，并影响液压油的润滑 性能，降低液压系统的可靠性和效率，并且增大机械部件的受力 和疲劳磨损。济钢冷轧板厂冷轧机组高压液压系统包括AGC压 下、CVC窜辊、弯辊、支撑辊平衡四个伺服控制系统。投入生产一 年左右，轧机高压液压系统油液开始出现不同程度被水或乳化液 等液体污染的情况，给设备正常运行带来很大隐患。 二、冷轧机组高压液压系统水分污染的危害 1．生成极难破坏的乳化液 液压系统内存在的油水乳化液能引起系统工作的各种故 障。粘稠的有机物吸附在微小水滴的表面，乳化液生成油垢等沉 淀物质，堵塞过滤器、泵和阀等调节设备。 2．力口速油液的氧化过程 当液压油中存在水分和无机污染物(金属颗粒)时，金属颗 粒将起氧化催化剂作用，会使油液的烃类氧化性加强，特别是有 铁、铜、锰等微粒存在下，水与大气中的氧使液压油迅速氧化， 生成粘稠状聚合物，即油泥。当使用温度超过65％，每增加 10℃，氧化速度成倍增长，使液压油失效。 3．力口剧对阀等液压元件的腐蚀作用 水的存在能使液压油对金属的腐蚀作用加剧，其中包括有 色金属(铜、铅)当水存在时，氧化作用加大，增加了油的酸性。同 时，在液压油有水的情况下，多数微生物如霉菌和细菌能生活在 2030 昌 氧 长 出 1990 1950 p 泵切换过程 州人^ · l^池 1 。vWf、rVv．驴 h．胀吨≮ 矿呦 ．哦∥{ ’驯 l Q／ I 图3压力和流量的变化规律 > { o 咖 避 计准则，两者具有最大公约数3，意味着某瞬时有3个叶片同时 对应着3个导叶，使叶轮与导叶之间的流体不均匀压力叠加，形 成291Hz(3x97Hz)脉动频率，因而管道中的流体产生很大的压 力脉动。 (3)该泵性能曲线在工作范围内过于平坦，泵的排出压力略 有波动，引起流量的大幅度波动，流体在管网中不断地加速和减 速，产生冲击和压力脉动。 四、改进措施及效果 (1)更换叶轮，将叶轮叶片数从6片改为7片，使叶轮叶片 —一团 设置管理与维修2010N04 数和导叶叶片数互为质数。 (2)提高泵的扬程，将出口从原来18．3MPa升高到 21．2MPa，提高了泵特性曲线的陡度，从而大大增加了流体在管 道中的推动力，减缓了流量波动。 泵经过改造后投入运行，流体压力不均匀度6值比原来下 降了65％～83％，流量波动量下降到1％以下，原来管道强烈振动 的情况完全消失。电动阀处的振动位移值从0．8mm下降到 O．06mm，振动最大的管线尾部振动位移值从1mm下降至 0．13mm；泵轴承外壳的振动速度值也从2．56mm／s下降至 1．48mm／s。至此，泵管线振动问题得到满意解决。 参考文献 1丁军，杨小令，储训．大型泵站机组振动监测与故障诊断研究【J] 水泵技术，2004(2)：41～43 2盛兆顺，尹琦玲．设备状态监测与故障诊断技术IM]．北京：化学工业 出版社，2003 3钱锡俊，陈弘．泵和压缩机fMl．北京：石油大学出版社，2005 W10．04-31 作者通联：王长忠 大庆职业学院机电Z-程系黑龙江大 庆市 163254 E—mail：wcz0404@sina．tom [编辑王其] 一．溯遗量。銎．越 万方数据