一台LNG低压泵振动分析及维修办法.pdf

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1、石油和化工设备一台LNG低压泵振动分析及维修办法胡锦武。魏光华(广东大鹏液化天然气有限公司，广东深圳5"18034)[摘要]通过对低压泵结构特点介绍、口环间隙对轴向力和径向力影响的分析以及对低温条件下泵口环间隙和轴套间隙影响的推算，找出了低压泵振动的根源，结合以往大修记录，修订调整了大修的常温配合参数，成功解决了长期以来低压泵的振动问题。[关键词]LNG低压泵；振动；轴向力；径向力；叶轮口环间隙广东大鹏液化天然气有限公司现有4个16万m3液化天然气(以下简称LNG)储罐，每个储罐安装3台低压泵。低压泵的作用包

2、括增压、混合、装车、冷循环和为再冷凝器提供冷媒。主要参数为：扬程304m，流量420m3／h(最小流量130m3／h)，设计温度．170～60℃，设计压力1．89MPa。按厂家推荐，低压泵常规大修周期约为8760运行小时。但自2006年投产以来，有几台低压泵频繁出现振动接近报警值的问题，其中以P一1103C问题较为突出。2010年对P．1103C第一次大修时电机不慎碰撞地面，大修后振动值长期在4．6～6．5mm／s左右，瞬间值超过20mm／s。此后，厂家派人多次检修仍未解决问题，最后判定需对整个转子进行动平衡

3、处理。11氐压泵的结构特点低压泵结构类型为屏蔽立式离心潜液泵，如图1所示。其中，泵转子由轴、叶轮、电机、滚动轴承和平衡盘组件组成。支撑转子转动的除两个滚动轴承外，分别在靠近叶轮和诱导轮处有3个滑动轴承。其它静止部件由电机定子、扩散器、轴承座和平衡腔体等部件组成。泵轴总长度为1648mm，各滑动轴承到下轴承距离分别为779mm、563mm和312mm，上下轴承距离为743mm。与普通泵相比，低压泵的铸造、加工和安装都是在常温下进行的，但在一160℃的LNG工况下，泵的滚动轴承、滑动轴承、口环和叶轮在泵轴或壳体上

4、收缩到紧固状态，其配合间隙和精密度要求更高。2问题的提出图1低压泵结构图作者简介：胡锦武(1973一)，男，广东惠来人，硕士，高级工程师。长期从事机械设备安装、调试、维修和管理工作。现任广东大鹏液化天然气有限公司营运部维修副经理。第11期胡锦武等一台LNG低压泵振动分析及维修办法一75．2015年1月，该泵瞬间振动达至1J26mm／s，4月16日在线监测发现振幅多天处于6．5mm／s左右，超出报警值5mm／s，振动幅值不稳定，且有增大趋势，振动频谱显示1X频相比2月份增大明显(如图2)，继续运行该泵可能存在一

5、定风险。§4萝喜i弘g4·2言3．512．8鲁2．1至1．4窆0．7Z赫哦首⋯?图2振幅趋势图和频谱速度谱对比图2．1分析问题2．1．1对1X频振动的分析产生动不平衡原因很多，按一倍频信号包括转子永久弯曲、转子存在裂纹使挠度增大、滑动轴承间隙变大、轴承压盖松动、轴系同轴度差等常见因素，也包括如润滑温度变化、转子温度变化、地脚螺栓松动、联轴节松动，甚至电机电磁异常等故斟11】。因此，根据P．1103C低压泵1x频异常，以及转子曾经碰撞地面的情况，很容易被理解为该泵转子存在动不平衡。但根据频谱波形分析，振动原因很

6、容易受到分析人员的经验和仪器准确性的影响，特别对于精密配合的低温泵，一旦失误，不仅无法解决振动问题，更有可能加大振动甚至整个转子报废，因此动平衡试验需慎重考虑。2．1．2叶轮口环间隙对转子轴向力、径向力和振动的影响2．1．2．1叶轮口环对轴向力的影响该泵为2级，垂直安装，正常运行时总轴向力F由平衡盘平衡力F，、各级叶轮压力差生产的总轴向力F：和转子自重F3三部分组成【2】，即：F=F1-F2+F3(1)根据资料，一般的离心泵的F：可简化为：F2=k(2)上述公式中：H。一单级扬程；r。一叶轮密封环的半径；rh

7、．叶轮轮毂半径；i．级数；k一系数，一般取值为0．㈨．8；p．LNG的密度。上述推理计算过程显示轴向力与rm、rh尺寸关系很密切，泵轴弯曲、轴承松动、轴承盖间隙变大等都可能引起口环的磨损加剧，臣lJrm变小。rIll变小，由式(2)得知F2值变小，再从公式(1)得知F变大，即叶轮口环间隙变大将引起轴向力加大。2．1．2．2叶轮口环对径向力的影响泵在最优工况时，压出室中叶轮周围的液体速度和压力基本是均匀分布、轴对称的。当泵的实际流量Q’小于或大于最优工况流量Q时，压出室中的液体流速会发生变化，流体将会偏离原来流

8、道而不断与压出室内的液体发生碰撞而接收或付出能量以调整流体速度，从而造成压出室内各端面中的压力不相等，于是在叶轮上就产生一个径向力[5】[6】。静{Ⅳ●I辩‘IDQtlO∞口-口．)Q’’Q图3不同流量时压出室流体流态图6矗1，2L7色4文l苌s／g宣uI白≈o—脚》∽1．岔譬的＼EEIl!净弓e一∞>∽鼍龟一76一■故障诊断石油和化工设备2016年第19卷从低压泵运行工况看，排除底阀故障和出口管道