丙烯塔回流泵驱动电机振动高原因分析与措施.pdf

2023No9(上)设备管理与维修诊断技术180李编辑波丙烯塔回流泵驱动电机振动高原因分析与措施李早东，彭磊（中国石油兰州石化公司，甘肃兰州730060)摘要：某乙烯装置丙烯精馅塔回流泵是乙烯装置丙烯精馏系统重要设备，其主要作用是输送精馏塔底介质去精馏塔塔顶，形成精馏塔回流系统，为产出合格丙烯提供必要条件。2 0 2 2 年11月11日，该泵驱动电机负载端和自由端振动均发生比较明显的上涨趋势，利用振动频谱分析方法进行监测和故障分析，通过对轴承的典型故障特种进行对比，查明故障原因，为其下一步检维修策略的制定提供可靠数据支撑。关键词：频谱分析；状态监测；故障诊断；维修策略中图分类号：TQ051.2文献标识码：BDOl:10.16621/ki.issn1001-0599.2023.09.720引言某乙烯装置丙烯精馏塔回流泵是乙烯装置丙烯精馏系统的重要设备，其主要作用是输送精馏塔底介质去精馏塔塔顶，形成精馏塔回流系统，为产出合格丙烯提供必要条件。1丙烯塔回流泵系统该丙烯塔回流泵2 0 0 6 年投产，投用后运行良好，泵和驱动电机的主要参数见表1。2 0 2 2 年11月11日，该泵驱动电机负载端和自由端振动均发生明显的上升趋势。2振动分析方法及优点本文主要采用的方法是包络谱解调分析方法。包络解调分析理论的优点是，可以将与故障相关的信息从高频调制信号中解调出来，避免与低频噪声混淆。通过利用包络解调原理对轴承的状态进行监测和故障诊断，能够尽早发现轴承早期出现的故障，为轴承的运行状态监测和寿命评估提供更多的数据支持。本文研究所采用数据均来源于某公司开发的动设备状态监测与故障预警平台，该设备振动信号传感器配置位置如图1所示。表1丙烯塔回流泵基本参数设备名称设备型号生产厂家额定流量泵轴承型号7315BECBM（驱动端）丙烯塔回流泵CD81214x26苏尔寿1176.6 m/h6218(非驱动端)驱动电机型号驱动电机功率转速扬程电机轴承型号YB400M2-4W/6320（负载端）280kW1475 r/min110m280kW/6kVNU320(自由端)增大换热管的固有频率。6结束语尽管多年以来，GB/T1512014热交换器已经将流体诱发振动的设计列入，但是并未强制要求在设计中予以明确。在大跨距及流体混合可能产生严重后果的换热器设计中，应当明确最大流量，最大限度降低发生流体诱发振动的影响。1Hv/a2Hv/a3Hv/a3Vv/a4Hv/a4/a44.544.544.544.544.544.530.030.030.030.030.030.0S/LW2.1/9.71.8/11.50.7/1.81.2/1.90.8/3.61.5/4.2图1设备状态监测传感器配置位置3振动异常分析3.1故障现象分析近一个月设备运行监测数据，11月11日之前，各测点振动速度有效值整体变化趋势比较平稳，其中，1Hv（自由端）、2Hv（负载端）测点振动值2.8 5.5mm/s，其他测点速度有效值在1.5mm/s以内。加速度标度峰值，除2 Ha测点加速度值在3 23m/s区间内大幅变动外，其他测点加速度变化趋势平稳，均处于8m/s以内。11月11日开始，1Hv、2 H v 测点速度有效值幅值显著升高，并呈现不断上升的趋势，最终达到12 mm/s左右，2Ha测点加速度标度峰值也随之不断波动（图2）。3.2故障分析1Hv、2 H v 的频谱图和包络谱图分析如图3 所示，11月11日驱动电机振动有效值发生突变前，1Hv、2 H v 测点频谱主要表现为工频突出，最高可达6.15mm/s，为电机转子不平衡特征。2 Ha加速度测点频谱主要贡献频率为3512.1Hz,加速度值为3.6 4 m/s,并左右伴有10 0 1Hz的参考文献1】苏桐，王宇阳，陶舒畅，等.蒸汽发生器传热管流体诱发振动研究综述J.科技视界，2 0 2 1(2 1）：13 2-13 5.2衡明军，朱维东.预防管壳式换热器因流体诱发振动的结构设计讨论J.中国科技财富，2 0 12（7）：4 7.3GB/T151-2014,热交换器S.2023No9(上)设备管理与维修诊断技术181X1HV有效值|2 HV.有效值|X3HV有效值XV有量1X4HV.有效值1X4VV效值mm/s7.947.6110.841.08010.2410.190.96/811.200.7118.016.014.012.010.08.06.04.02.02022-10-302022-11-022022-11-052022-11-08202211-1116:05:252022-11-142022-11-1708:05:212022-11-202022-11-23a）振动速度曲线X1Ha:标度峰值|2Ha：标度峰值/3 Ha:标度娃值X4Ha标度峰值|4 Va:标度峰值m/7.33/10.8712.551543.39/27.60/15.032.39153.14140.03835.030.0030.025.020.015.010.05.02022-10-302022-11-022022-11-052022-11-082022-11-1116:05:2502022-11-142022-11-1708:05:212022-11-202022-11-23a）振动加速度曲线图2丙烯塔电机振动速度和加速度趋势边带频率。包络谱分析结果显示，轴承2 此时存在外圈故障频率，结合频谱特性分析外圈故障尚处于早期阶段。如图4 所示，有效值突变后1Hv、2 H v 测点频谱工频幅值显著升，高达12.4 2 mm/s，说明此时电机转子不平衡故障明显加重，同时2 Ha测点加速度频谱中依然是3 510 1Hz为主要贡献频率，此时加速度值高达5.8 6 m/s,且左右伴有10 0 1Hz边带频1HV波形|频谱包络谱2022-11-10.02:12:082Ha波形频谱包络谱2022-11-1002:12:081487 rpm,df:0.8 hz1487rpm,df:1.6hz9X7.74.86.15.25.04.1(3.64,3512.196.6十5.53.4(2.8:3612.1)4.42.7(2.11,3412b)3.3(0.52:74.2)2.0(1.63,1170.7)2.2(0.5127.3)1.41.1(0.47,50.0)0.68大大93.0186.0279.0372.0hz960.01920.02880.03840hza)1Hv频谱c)2Ha频谱2HV波形频谱包络谱2022-11-1002:12:082Ha波形！频谱包络谱NU320ECM口FCOFCI280-113FBD2E12KBmm2X_3X_4X5X6X7X8X_9X1487 rpm,df:0.8 hzm/5(1.94+89.7)2xFBO3xFBO4xFBO1487 rpm,df:1.6 hz6.41.5(1.16.1000)5.54.90.25.071.3(1.04.200.1)4.51.13.60.84770:29.7)2.7(O.40.74.20.63(0.73,.100.0)1.8(0.69.50.0)0.420.910.2193.0186.0279.0372.0hz180.0360.0540.0720.0hzb)2Hv频谱d)2Ha包络谱图3有效值突杰前测占频谱特性1HV波形I频谱|包络谱2022-11-1412:52:012Ha波形|频谱|包络谱2022-11-1412:52:01mmR2X3X4X5X6X7X9X1487rpm,df:0.8hzm/s1487 rpm,df:1.6 hz16.08X12:21.25:0)7.014.0(5.86.3510.5)T12.06.010.05.02.37.3430.5)8.04.0(2.73610.5)6.0(0.31,100.0)3.025.04.0(0.78,50.0)2.02.0(0.63,74.2)1.0大大93.0186.0279.0372.0hz960.01920.02880.03840hza)1Hv频谱c)2Hv频谱2HV波形频谱|包络谱2022-11-1412:52:012Ha波形包络谐NU320ECM口FCOFCI2880-1F81252Rmml2X3X_4X5X6X_7X_8X_9X1487 rpm,df:0.8 hzm/21xFBO3xFBO4xFBO1487 rpm,df:1.6 hz16.02.014.012.42,25.01.7(1.56.129.7)12.01.4(0.87.79.7)10.01.2b6.86.39.1)(1.95.200.1)8.0(0.4Z.74.20.876.04.01.39,50.0)0.582.0(0.67.100.0)0.2993.0186.0279.0372.0hz180.0360.0540.0720.0hzb)2Hv频谱d）2 Hv 包络谱图4有效值突变后测点频谱特性2023No9(上)设备管理与维修润滑与睿封182李编辑波高速泵机械密封故障研究尤静辉，刘晓（北京航天石化技术装备工程有限公司，北京100176)摘要：高速泵在石化、能源、化工、食品等领域起着至关重要的作用。通过对高速泵机械密封故障的分析和研究，改进机械密封中动环与高速轴的传动方式，提高机械密封性能，延长使用寿命，具有很强实用性和可借鉴性，并对机械密封未来的智能化发展进行展望。关键词：高速泵；机械密封；改进；智能化中图分类号：TE65文献标识码：BDOl:10.16621/ki.issn1001-0599.2023.09.730引言高速泵又称高速部分流泵，广泛应用于石化及航空航天等领域，如液氮、液氨和液化石油气等易气化介质的输送!。离心泵的组成部分包括电机、增速器和泵，利用增速齿轮、皮带增速和变频器来实现高速运转。泵的内过流部件一般包括诱导轮、叶轮、压水室、导流支座等2,结构性能优良。泵的密封装置主目前世界上主流的轴密封方法为机械密封（图1），其具有寿命长、稳定性好的优点，是现代工业泵行业最受欢迎的密封方式3。机械密封又称端面密封，是一种用于旋转轴和泵机之间的密封装置，由至少一对垂直于旋转轴线端面的流体压力与补偿机构在弹力作用以及辅助密封的配合下保持贴合，防止流体泄漏的装置4。机械密封根据零部件相对运动是否接触可以分为接触式和非接触式两大类，二者的特点及优缺点见表2。影响机械密封性能的因素有很多，不同槽率，有转子或者轴承松动迹象特征。此外，包络谱中轴承外圈故障频率幅值也开始占主导地位，轴承2 外圈故障恶化。3.3故障诊断根据故障分析可知，电机转子存在不平衡特征，电机轴承运行初期，该不平衡特征并不会对电机的运行造成影响，但随着电机运行，该不平衡特征最终诱发轴承故障，导致轴承2 外圈故障的恶化。根据振动值上升情况，建议尽快进行检修，检查转子的动平衡状态、是否存在松动，并检查轴承2 外圈损伤情况。4检修情况及后续运行2022年11月17 日对该泵驱动电机进行检修，更换电机两侧轴承。检修后的电机振动速度有效值由原来的12 mm/s左右下降至2 mm/s以下，且运行稳定。同时对拆下的轴承进行解体，发现电机驱动端圆柱滚子轴表1密封种类和具体形式密封种类密封形式垫片密封静密封0形圈密封螺纹密封软填料密封油封密封迷宫密封动密封螺旋密封动力密封机械密封密封端面缓冲机构辅助密封圈传动机构辅助密封圈图1机械密封的基本结构形式型的密封效果也有很大不同。载荷是影响密封效果的重要因素，温度也在很大程度上影响着机械密封的性能。密封所使用的介质及工作一段时间后介质中的杂质会对密封件造成影响，导致机械密封失效。还有一个重要因素是机械密封零部件的加工与设计，提高加工精度可以提高密封性能。机械密封在工作过程中会出现各种各样的问题，机械密封的检测也需要各种各样的技术手段来实现。我国的机械密封发展起步比较晚，但取得了很大的进步，机械密封技术和相关产品承外圈、内圈、滚动体均产生了不同程度的划痕，验证了此次故障诊断的准确性。5结束语此次丙烯精馏塔回流泵电机振动高的故障诊断，不但精准地找到了电机振动高的根本原因，为此后的检修明确了方向，同时也为电机精准检修和检修策略的制定提供了依据和理论支撑。参考文献1】贾永进.状态监测与故障诊断技术在设备维护中的应用J.设备管理与维修.2 0 17（2 2）：13 5-13 6.2朱明敏,刘杰.化工机械设备安全特性及其故障诊断处理研究J.石化技术，2 0 2 0,2 7(4)：3 4 1-3 4 2.3黄启明，钱宇，林伟璐，等.化工过程故障诊断研究进展J.化工自动化及仪表,2 0 0 0,2 7(3）：1-5.