流体脉动诱发离心泵振动的分析与治理.pdf

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1、炼油与化工2014年第4期REFININGANDCHEMICALINDUSTRY33流体脉动诱发离心泵振动的分析与治理张新，魏广杰(大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆163714)摘要：分析了大庆石化公司丁二烯装置精馏塔底离心泵的振动故障，通过频谱、结构分析和实验，找到流体脉动诱发轴承箱机械振动的原因。采取修改叶轮叶片数量的措施，避开流体相共振，泵体振动水平达到优级。关键词：离心泵；流体脉动；振动；治理中图分类号：TH311文献标识码：B文章编号：1671—4962(2014)04—0033—03在生产运行中离心泵的振动主

2、要是由动平叶片通过压力脉动频率计算见(1)式：衡、转子弯曲、对中不好、连接松动等原因引起=nzz(Ⅳ／6O)(1)的。而由流体脉动诱发的振动故障较少发生，因式中叶片通过压力脉动频率，Hz；一谐波整此这类故障易被忽视，为消除振动的方法和措施数，n=l；Z2一叶片数量，z2=4；一转速，l490r／min。就相对较少。计算得知：~p=99．2Hz，与轴承箱端部4点的振大庆石化公司丁二烯装置精馏塔底泵(BP一动频率99．37Hz接近，因此可以判定离心泵振动3123B)投入生产后，在设计流量下运行，轴承箱振主要是由于叶频诱发流体

3、脉动引起的。动水平为7～8mrrds，超出标准(低于3mm／s)中的1．2流体脉动原因要求。2012～2014年，为查找泵的振动原因反复试由离心泵的外部蜗壳静止，叶轮逆时针旋转验，先后对该泵的配管和叶轮部分进行局部改造，运动，蜗壳和叶轮产生相对运动，叶轮叶片间的流最后找到了塔底泵振动原因，解决泵振动高的问体尾流间断地流出，沿着蜗壳流道输往泵出口，所题。以流体脉动是叶片式离心泵的固有特性。流体脉1振动原因分析动表现为压力的脉动形式，特别在蜗壳上的隔舌11．1振动值和叶片通过频率和2点，流体产生的冲击载荷大，压力脉动效果特该

4、精馏塔底泵属于离心泵，具有大流量、大功别突出。率、扬程较高的特点，转速频率nf=24．8Hz；泵壳采蜗壳隔舌与叶轮的间隙比较重要，离心泵叶用双蜗壳结构，见图1。片数越少，叶片载荷越大，叶轮出口处液流周向不均匀性越严重。双蜗壳泵2个蜗壳相对其中心线是对称的，但是2个从蜗壳到泵压出接管法兰之间的流道却不能对称，所以双蜗壳泵存在径向力。而蜗壳内的流体压力脉动则会使叶轮产生径向脉动激振力。1．3流体脉动对部件的影响(1)对蜗壳隔舌位置的影响图1BP一3123B离心泵外形图和测振点分布流体脉动在隔舌上产生静压力变化量△p⋯：在图1

5、中，分别对泵的进出口法兰1点和2点、轴承箱3点和4点、泵外壳支耳5点、以及电动机采apd：0．75pM2(2)集振动数据和频谱分析。泵体部分振动表现均为4倍频的分量占主要成分，其中轴承箱端部4点位式中P一流体密度；f广叶片出口绝对速度。置水平方向振值最大，为7．6mm／s，振动频率为由(2)式可以看出，流体产生的动载荷与密度99．37Hz和出口速度有关，出口脉动产生的脉动力与介质炼油与化工34REFININGANDCHEMICALINDUSTRY第25卷的能量成正比。密度越大，速度越大，产生的作用叶轮叶片数Z2与蜗壳隔舌

6、数Z。的组合，会引起力越大，而且速度的影响更加显著。泵介质冷运叶片同步，不同步和半同步产生脉动幅度增大和的比重高达1．02，正常生产比重达到0．89；叶片出减小的效果。相共振与泵尺寸、马赫数M、以及叶口速度由于叶轮直径尺寸大，扬程高，出口速度达片与隔舌的组合有关，相共振产生条件⋯：到50m／s。因此在蜗壳隔舌处产生很大的压力脉／／,Z，f1±———=1±0．25动，而压力脉动产生的动载荷相互作用在叶轮和径向力要求：：一≠1隔舌上。压力脉动要求：一mz，≠0，n，m为整数。对(2)出口管路对泵壳体的影响5叶片或更多的叶片数

7、蜗壳泵，相共振影响是不成流体脉动对叶轮下游(出口管)静压力的变化问题的。量：卸=0．75~u△p而该泵叶片数和隔舌数分别是4和2，满足不△p与流量比、频率比、以及计算偏差有关，实利的压力脉动条件，所以，因为相共振引起此泵内验证明此数值只有千分之几大小，因此泵出口的压力脉动幅度非常小。流体脉动力增加。由于出口管路压力脉动小，则对出口管路如1．5轴承箱振动分析确定了流体脉动对泵进出口法兰和壳体影响弯头、变径处产生的激振力也小，因此出口管路激振力作用在泵体出口法兰上的载荷影响可以忽略较小，所以排除了泵法兰和壳体机械振动诱发泵的

8、轴承箱振动的原因，从而确定泵壳内流体相共不计。实际该泵出口压力变动幅度0．14％，对泵进出振脉动力对叶轮载荷影响最大。对转子和轴承箱结构和受力进行分析，见图2。口法兰(1点和2点)改造前后振动值对比分析，见表1。』F1表1泵进出口法兰振值对比，(mm．s)改造前后泵法兰上振动没有太大变化，也证明了流体脉动在出口管路的