立式循环水泵振动原因分析及解决措施

广东化工2011年第3期.174www.gdchem.com第38卷总第215期立式循环水泵振动原因分析及解决措施.何敏赞(中石化广州分公司动力事业部，广东广州510725)[摘要]循环水泵的振动会 引起抽水效率的降低，并可能导致水泵零部件的损坏，从而缩短水泵寿命。引起水泵振动有多方面的原因，在解决过程中，需从设计、制造、安装各方面，从多角度进行分析，一步一步查找原因，采取恰当的措施，最终消除水泵振动。关键词循环水泵:振动;原因分析解决措施:0 R[中图分类号]TH[文章编号1007-18652011)03-0174-02The Analysis and Measure of the Vertical Water Circulating Pump VibrationHe Minzan(Sinopec Guangzhou Petrochemical Complex, Guangzhou 510725, China)Abstract: The eficiency of water circulating pump may be reduced by its vibration, which damages its parts and even shorten its life span. What causes thevibration lies in several ways. To solve the problems, all should be considered such as the design, the manufacture and the isalltion. It should be analysed in orderand the measure should be adopted specifcally till the vibration disappears.Keywords: the water circulating pump; vibration; analysis and measure中石化广州分公司动力事业部CFB装置1#汽轮机组20071循环水泵故障征象年建成投运，按设计安装3台立式循环水泵。在水泵安装试运动力事业部CFB装置1#汽轮发电机组2007年建成投运，过程，出现了振动并伴有不规则响音。经细致深入的多角度分循环水系统配套安装了3台立式斜流泵。水泵参数见表1他。析，一步一步的排查原因并采取应对措施，最后成功解决了水泵的振动问题。表1水泵参数Tab.l Pumb parameter型号流量2(m'h")扬程H/m _效率川%必需汽蚀余量NPSHrm转速n/(rmin")轴功事PaKW__S6LKSB-25130002585.68.52 _5951034.6配套功率PKW .输送介质最小淹没深度/m最大轴向推力T转转子提升高度/mm轴承润滑水12500从上往下看，逆时针旋转清洁工业水第一-次起动2#循环水泵，发现存在三个问题。一。 是水泵似气体撞击的声音;三是水泵的出口压力只有0.17 MPa,不轴承振动大，水平振动幅度达到115 μm,烈度达到8.0符合设计0.25 MPa要求。随后试运1#及3#水泵，情况基本-mm/s(数值见表2),远超过振动评定标准中“振动烈度应小于致。4.5 mm/s”的要求;二是水泵运行中夹杂着不连续的响音，类表2 !水泵振动数据1Tab.2 The vibration data of the pump 1振动值序号出口压力MPa 电流/A轴向水平垂直振幅公m烈度(mms')振幅烈度(mms')振幅/um 烈度 (mms')_0.1774706.9727.61255.577097.2115956.075>s7108.01076.2振动的原因分析及解决措施设计上存在排不掉的气体腔，在一-定的外因作用下，如动水压2.1加强出口管道的支承力的变化压缩气囊，在泵体内撞击，造成响声，同时诱发水泵通过对整个流道系统检查,发现水泵出口逆止阀没有底座振动。消除泵内气体腔，对减少水泵振动会有一定作用。支承。出口管段。包括DN1400的出口逆止阀、出口电动阀、为此，采取了两个措施: - -是在1#水泵上,关小排气阀约5m长的中1400管道的重力作用在泵出口段上，影响水泵开度，让泵体气体缓慢排出;二是在2#水泵上，拆除排气阀，的振动。而依据《化工机器安装工程施工及验收规范》5.3.3引出一段管，加装闸阀，改成手动排气“管道与机器连接后，不允许管道对机器附加有外力。”这再次起动1#、 2#水泵， 泵体内的空气都顺利排出，开始明显不符合安装规范的要求，于是立即作出处理，补做支承座，运行时振动不大，但过了几分钟后，振动又逐渐偏大，而且泵内还是发出不规则的响音。加强水泵出口管道的支承。2.2消除泵内气体实践表明，消除泵内气体的措施起到-一定作用，但不足以循环水泵安装有双口排气阀，可自动排气。经现场反复试彻底解决振动问题验，发现排气阀开度调整不合适，开度太大了，泵起动后，2-32.3消除水室气体s排气口就堵.上了，泵内大量气体无法排出。经分析泵体结构泵吸入口在两条横梁之间，横梁深1.3 m,两侧梁间积聚大量空气，排不掉。[收稿日期] 2011-01-092011年第3期广东化工第38卷总第215期www.gdchem.com. 175.-方面，积聚的气体占据- -定空间，水、泵体外的水位上2.4水池流道改造不来，影响水泵的淹没深度，易导致水泵气蚀，产生振动;另根据现场观察分析，发现水池进水不是很平稳,可能是水一方面，空气会影响水流形态，吸入泵中，形成气体撞击，也池流道有偏差，引起进水不均匀。水池的实际尺寸与水泵厂家会导致泵的振动。该水池的构造见示意图I。所要求的尺寸不符:已建成的水池流道没有导流喇叭口，池底吸入口处没有导流锥,泵与四侧墙壁的距离都不符合水泵建模o气孔因横梁的数据。厂家提供的水池设计尺寸,是经过水力模型试验得出的最优值，而现场的水池没有经过水力模型试验，不明确是否满足水泵对进水流道的要求。水池流道设计上的偏差，可能会引起流道进流不均。流道进流不均匀，水流在吸入口周围形成吸气漏斗涡，空气被吸入泵体后形成大大小小的气囊，随压力的变c化被压缩迅速爆裂，引起水泵振动，甚至气蚀。另外，进水流道不均匀，也在一一定程度上影响吸头进流不均匀，再进一步加强旋涡的影响，吸头进流及压力受扰动而变化，引起泵体内部俯视侧视动水压力变化，空腔气囊受压缩膨胀，引起水泵振动。根据《火图1 循环水池力发电厂循环水泵房进水流道及其布置设计技术规定》Fig.1 The graphic of the pool(DLGJ150- 999)规定:进水流道的布置应该具有良好的水流形态，使吸水池内水流顺直、稳定、均匀3为顺利排除水池内气体,消除水室影响，在水池顶部打孔，经分析研究和反复论证后，决定在3#循环水泵上做试验，与水池外部保持贯通。在每台水泵两侧的水泥板上各钻一个中3#水泵单独-一个吸水池，改造相对简单。20的孔。再次起动2#循环水泵。开泵前，将水池水位降低200改造按厂家尺寸进行，改造内容:用钢板在水泵四周围成mm,距池顶一定的高度，保留足够的空间，防止气室形成。取水区在距离水池左右两侧砼壁1650 mm各立一排钢支架，水泵起动后，振动状况有所改善，但运行一段时间后，发现泵距流道中心线1125 mm处立一后墙，接近水流入口处制成作内还是有低沉喇叭口形，以利水流入。钢架上焊上6mm厚的A3钢板作R说明消除水室气体对消除水泵的振动有明显作用，但水泵挡水墙，一直到顶。池底吸入口处做导流锥。水池改造示意图运行中产生的杂音可能是其它原因引起的，需进一步解决。见图2。φ-中-$-15_15图2水池改造Fig.2 The graphic of the pool reformn改造完成后，起动3#循环水泵试运。观察水池，水流的过程中夹杂的低沉撞击声消除了。振动数据见表3。流态均匀平稳。3#水泵单独运行，压力0.18 MPa,泵的振动从改造前后数据对比可看出，这次采取的措施是正确的，平稳，振动烈度达到小于4.5 mm/s 的标准。而且，之前运行振动幅度、烈度大幅降低，达到了优良效果。表3水泵振动数据2Tab.3_ The vibration data of the pump 2.振动值序号出口压力电流/A水平垂直MPa报幅/u烈度(mms)__ 振幅/ym__ 烈度(mm:s")__ 振幅/um___ 烈 度(mms')_0.177476.972255.处理前771097.6.75905_8.070.1878.5531502.55处理后;78.64:541.374.0.84.9S(672.5提高水泵出口压力3结论在解决了水泵的振动问题后，再采取了两项措施: - 一是关水泵振动有多方面的原因，设计选型，生产制造，施工安闭出口阀节流，提升水泵的出口压力，出口阀在41 %的开度装的不当都可能造成振动。在解决立式循环水泵振动问题中，时，出口压力达到0.18 MPa,电流78.5 A,振动状况良好。从多角度分析，不断排查:先是加固出口管道支承，接着消除是1#、3#水泵同时运行(两泵的出口阀全开100 %)，压力达到泵内气体，再接着消除水室气体，最后对水池改造，消除流道0.23 MPa, 此时3#水泵电流84.9 A.比较两水泵的状况: 3#(下转第191页)泵振动稳定，没有杂音。同时也达到了相应的工艺要求2011年第3期广东化工第38卷总第215期www.gdchem.com它具有平方收敛的速度，是一种收敛速度较快的迭代方(3)在 菜单栏中依次选择“Too!"、“Analysis" 、"Property"法，但是使用该法需要求出函数的导数，对于复杂的方程，不和“Pure”，进入物性分析设定界面，如图4所示。本例是进但求导麻烦，也增加了计算导数值的工作量。MathCAD 不需行气体的摩尔体积的计算，所以“Property type"要使用者自己求导和计算，可以很方便地用。fx)求出函数"Thermodynamic" ,“Property"选“V" ,“Units"选“cum/kmo1”(即m'/kmol),“Phase" 选“Vapor”;将N-BUT-01从“Availablef(x)的导数。采用牛顿迭代法求解过程如下:Components”框中移入“Selected Components”框，温度设为P:=2500000510K,压强设为2.5MPa,点“Go”进行计算。TemP:=510Rc:=8314a:=28989000b:=0.080601CinetVhzR-TempVexP:= 1.4807wbi1ef(VI):=P-RcTemp(V1- b)Temp.VI:(V1+ b)f(VI):=_ -f(VI)dV1图4 Aspen Plus物性分析数据设置k:= 0.3rig4 Property analysis in Aspen Plus(VW)Vhi=vb-可可计算后将首先出现温度摩尔体积关系图，因未设定温度范围，只设了一个温度，所以此图为空，关闭该图即出现计算结果，计算得到的正丁烷摩尔体积为1.486395 m/kmol,与实( 1.696)验值的相对误差仅为0.385 %。由于Aspen Plus计算中选择的1.43物性方法是RK-SOAVE,即SRK方程，所以结果也比R-K方程计算的结果更精确。V1=| 1.4623结论与建议1.462采用Excel. Matlab、MathCAD以及Aspen Plus等软件对正丁烷摩尔体积的计算方法进行了研究，结果表明，采用计算可以看出，经过2次迭代，已经达到收敛，远远快于直接机辅助计算操作简单，结果准确。采用该方法进行教学，不但.可以加深对化工热力学知识的理解，而且有利于培养学生发散迭代法。思维能力，提高学生的计算机操作水平。当然，考虑到学生的2.4 Aspen Plus物性分析Aspen Plus是Aspen Tech公司开发的一一款生产装置设计:接受能力和学习负担问题，不宜要求所有学生都同时掌握几种稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统,该系统内置了多种方法，可以将这几种方法同时推荐给学生，让学生自己选择性纯组分的物性数据、二元混合物的二元交互数据以及状态方程地学习。也可将几种方法分散在不同课程的教学中，如Excel和活度系数方法，为过程模拟奠定了基础?。作为一种成熟的求解可在化工热力学教学中讲授，Matlab和MathCAD在计算流程模拟软件，Aspen Plus在教学过程中也被广泛采用。文章机在化学化工中的应用课程中讲授，Aspen Plus则在化工过程采用Aspen Plus 2006,利用其物性分析的方法求正丁烷的摩尔分析与合成课程中讲授。体积参考文献运行Aspen Plus, "“Run Type"选择"Property Analysis"，[1]刘会君，计伟荣，项斌.化工+计算机复合人才培养模式初探[J].化工进入Data Browser界面。高等教育，2009, (2): 17-19.(1)在Data Browser 界面左侧依次点击“Component"、[2]刘奇琳，赵升云. Excel在化工数值计算中的应用()].化学工程师, 2009,“Specifications" ，进入组分设定界面，填写正丁烷的英文名称或分子式中的一一项，将自动出现另一项信息，再添上组分[3]潘莉莎，张德拉，孙中亮，等。Microsoft Excel在化工原理恒压过滤实ID,如图3所示。验教学中的应用[].化工高等教育，2008, (2): 87-90.[4]冯剑。Matlab 在化工计算中的应用[J].化学工程师，2008, (5): 25-27.Deline componenks:[5]吴选军，MathCAD在相平衡计算中的应用[小.化工高等教育，2009，| ConponenkIDType| Componert name|_ Formula(1): 50-54.N.BUT.1CorvernionalN8UTANEC4H10-1[6]郑宏兴。MathCAD 简明教程[M].武汉:华中科技大学出版社，2002:[7]王帅，钟宏，金一票，等. Aspen Plus在化工专业教学中的应用[J]。化图3 Aspen Plus组分设置工时刊，2010, (2): 67-70.Fig.3 Definition of components in Aspen Plus(2)点“Propery" 、“Specifcation” 中选择物性计算方法(本文文献格式:王帅，钟宏，夏柳荫，等.《计算机在化工中和模型，“Process type" 选择“All” ，Base Method 选择的应用》教学中发散思维能力的培养[J].广东化工，2011,38(3): 189-191)“RK-SOAVE”。(上接第175页)[2]化工部. HGJ203-83, 化工机器安装施工及验收规范[S].进流分布不均匀。一步-一步，最终消除了振动。文章通过对解[3]国家电力公司电力规划设计总院。DL1501999，火力发电厂循环水决问题过程中- - 些经验进行总结，探讨交流。泵房进水流道及其布置设计技术规定[S].(本文文献格式:何敏赞.立式循环水泵振动原因分析及解决[1]长沙水泵厂.56LKSB-25 型泵安装使用说明书.措施[J].广东化工，2011， 38(3): 174-175)