海洋平台热介质泵振动原因分析及消除方法

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  摘要:热介质循环泵是海洋石油领域重要的生产设备之一,其在运行中的振动指标不仅会对泵体自身运行状态产生影响,同时也会对整体海洋平台生产效率产生极大影响,因此,针对热介质循环泵振动原因与消除方法的研究有着重要意义。本文首先对热介质循环泵振动的原因进行了简要分析,并结合作者自身实践经验具体陈述了故障排除方法。
  关键词:热介质循环泵;轴承;振动;故障
  1.引言
  海洋平台中热介质循环泵是热介质加热系统的重要组成之一。热介质循环泵的作用,是将经热介质锅炉加热的热介质(通常为导热油),建立起热油系统的循环,使被加热的高温导热油在用户换热设备中与用热工质进行换热,从而将热介质锅炉产生的热量,间接传给用热工质,实现加热的目的。换热后的导热油再经热介质循环泵返回到加热炉进行再加热,如此循环往复,实现对用热工质连续加热。因此,热介质循环泵在高温、高速的环境下,其稳定的工况就尤为重要,鉴于泵运行中的振动指标会对泵的可靠性、安全性产生极大影响,因此,势必要对热介质循环泵振动产生的原因进行进一步分析与整理,并通过一系列技术措施来彻底消除热介质循环泵的振动故障,这样才能在最大程度上满足海洋平台系统生产的需要。
  2.热介质循环泵振动种类、原因分析及控制解决措施
  2.1电动机过热导致泵体振动
  2.1.1导致电机过热的原因主要有如下几类:
  (1)电动机在运行过程中由于负荷过大而导致机体过热,电流超出额定值会导致电动机发生超载过热故障,电流也会产生极大的热量。
  (2)电动机运行中由于受到电源侧电压偏高或偏低等因素影响,导致电动机在运行中发生过热故障。
  (3)通风不好,由于机体本身通风不畅导致机体过热。
  (4)电机启停频繁,每次启停都会有较大电流,发烫。
  (5)电机与泵传动不通,电机与泵之间的轴承有问题,导致传动不畅,可能是缺少润滑油的缘故。
  2.1.2电机过热故障的排除
  (1)对散热系统逐步检查,可以通过增加临时通风措施来畅通电机。对通风环境进行检查也可以对房间强制冷却。
  (2)若电压偏高或异常,要立即联系电气专业人员检查运行中的电压,并和额定电压及输出功率进行对比。
  (3)不可以对大型热介质锅炉频繁启停,理论上讲不得超过2次,除非发生特殊事故,否则只能启动一次。
  (4)检查热介质泵的传动系统中液体耦合器是否正常,轴承是否缺油,也可由声音、温度判断轴承的好坏,根据实际情况,按照说明书进行油的更换。
  (5)若技术人员发现锅炉热介质泵电动机发生异常振动时,首先需要对电动机轴承进行检查,测量振动是否超过标准,以及其运行状态是否满足相关要求,这样便可以进一步确定电机振动是否由泵体振动故障而引发。
  2.2 热介质循环泵机械密封泄露造成振动
  2.2.1 机械封闭式泄漏是热介质泵运行中最为常见的振动故障之一。对于此项维修总量达到百分之五十以上,一般来讲少量的泄露是正常的。若泄露较大量则需更换。发生泄露的主要原因有以下几方面:
  (1)热介质泵机械密封存在一些故障或质量问题,其主要体现在热介质泵机械密封性不良,接触面较宽或较窄等都会导致其出现振动故障,弹簧载荷系数过大或过小也会导致其产生振动故障,端面比压设计不合理也会导致其在运行中产生振动故障。
  (2)热介质泵安装施工存在极大质量问题,例如,安装方式不正确,或安装环境平整不到位、对中不良等问题。
  (3)辅助系统有问题。辅助系统故障主要体现在机封冷却液流量无法满足设备运行需求,机盖存在堵塞故障,以及冷却管结垢等故障都会导致其产生振动故障。
  (4)热介质锅炉系统设计问题。锅炉系统对泵的选型及工况不匹配,造成泵流量极其不稳定,时高时低,从而导致泵转子周期性振动。
  (5)基于上述多种振动故障产生原因提出以下解决及预防对策:
  ①首先要对锅炉热介质泵机械密封工作面,以及O型圈外表清洁度及完整性进行仔细检查,如发现其存在上述问题则要立即进行更换。
  ②锅炉热介质泵机械封闭工作中,要重点检查封隔器是否遵循相关标准要求,并要对其工作环境的干燥性、清洁性进行检查,当安装轴套等封闭部位时,要确保周围环境清洁,严禁杂质与灰尘带入。注意一些技巧,比如在轴与套上相接触部位,匀涂一层清洁的润滑油,减少阻力摩擦过大。热介质泵安装过程中不能进行敲击等违规操作,避免其发生质量问题。热介质泵启动前必须要按照相关标准进行排气操作,启动后要打开阀门确定其是否充满液体,并要对手动盘车的运行状况进行检查。
  ③锅炉热介质泵运行中要对冷却压力进行仔细检查,确定温度水质是否存在异常情况。
  ④锅炉热介质泵机封安装前必须要对其轴承径向跳动进行检查,以小于0.1mm为主要标准,并要根据其实际运行状态对机封弹簧进行调解。
  2.3运行中的热介质循环泵轴承箱体温度升高伴有异常导致振动
  运行中的热介质循环泵轴承箱体温度升高常导致噪音,振动增大。造成温度过高的主因一般是润滑油缺缺失、变质,或冷却液不足。并确定轴承装配或使用中是否存在任何质量问题。技术人员要进一步检查冷油器中润滑油是否存在质量问题,并要检查轴承在运行中是否存在漏油故障。
  2.4 热介质循环泵运行中的流量不足或压力过低导致振动
  若热介质泵运行中的流量明显小于限定的最小流量,将会出现泵体过热,浊汽,汽化等一系列现象,从而导致泵体振动加大,因此运行中流量必须大于最小设计流量。热介质循环泵运行中的流量不足或压力过低的主要原因一般为:锅炉热介质泵进口或出口存在管路堵塞泄漏故障,或存在口环、导叶磨损以及叶轮损坏等一系列机械损坏故障。这就需要技术人员要检查其运行状态、声音、颤振以及温度是否存在异常,并要对进出口流量、管路、逆位阀以及转子进行检查。   3.热介质循环泵启动及停止操作注意事项
  3.1启动前检查
  热介质泵启动前要核对润滑油型号是否满足其使用标准要求,并要对其吸能和加注数量进行进一步检查,并要对泵轴承润滑系统状态进行检查,确定其冷却系统、密封加工系统以及管路不存在任何故障。
  3.2 管路充液
  热介质泵启动前必须要确保其管内有足够的热介质,如果其热介质流量不足则会导致热介质泵吸入口呈真空状态,从而导致振动。
  3.3 暖泵
  热介质泵在秋冬季节或输入高温液体前必须进行暖泵处理,一般预热到一百到二百摄氏度,如果不进行暖泵处理,就会在泵内形成高低温热介质分层,从而造成泵体变形,导致泵发生故障,造成振动甚至事故发生。
  3.4 启动顺序
  技术人员要确定热介质泵电动机的旋转方向是否正确,在关闭出口管路闸阀后,向热介质泵内部进行灌注热介质油处理,在电源接通后才能将出口管路上的闸阀重新打开。
  3.5停泵注意事项
  所有泵阀打开后确保其可以满足出口阀开度,其运行状态是否良好。热介质泵压力表关闭后才能关闭出口阀,操作人员要点击热介质泵停止按钮来关闭电动机,在确认热介质泵没有发生反转故障后,则关闭锅炉热介质输送吸入阀,并按照相应顺序来完成冷却阀及机械密封冲洗水等工序。
  4.其他常见问题解决方案
  锅炉热介质泵运行中要确定其管道工艺流程的合理性,进油泵阀多级泵阀水压头较高,则可以确保锅炉热介质系统压力具有良好的稳定性,该种情况下,可以通过在热介质管道上安装旁路回流管以及手动调节阀,调节多余热介质流回管内等措施来满足其相应要求。
  热介质泵需要配合热介质锅炉在一定维护保养周期内做好清洁、维护处理。该项工作需要有专业技术人员进行操作,并结合热介质锅炉的操作维护使用说明。比如在清除热介质泵污油垢过程中,如果锅炉内存在渣,则要在锅炉冷却后才能使用专业工具进行清除,如果污油垢过于坚硬则要采用高压水流,喷射清洁的方式进行清除。技术人员也可以采用化学除垢法对热介质泵污油垢进行处理,一般会选用浓度合理的强力除垢清洗剂来进行操作,水垢清除后要将废液彻底放出,并要采用清水对其进行冲洗,再加入百分之三左右的中和剂进行浸泡,时间控制在半个小时左右后便可以进行新一轮清水清洗。
  5.结语
  总而言之,热介质泵的作用尤为重要,导致振动故障也是多方面的,所以热介质泵在选型、安装、启动、停止操作、维保过程中必须遵照相关规范要求,尽可能的将振动降到最小,以确保泵的最佳工况。同时,需要我们在实际工作中不断积累经验,判断泵振动的根源所在,并加以分析制定对策,从而确保生产系统的可靠运行。
  参考文献:
  [1]张建茹.水泵振动原因分析与减振方法研究[D]大连理工大学,2013(03)
  [2]张人会,程效锐,杨军虎编著特殊泵的理论及设计.中国水利水电出版社, 2013(01)
  [3]泵类设备维修问答.中国机械工程学会设备与维修工程分会.机械工业出版社,2007(01)
  作者简介:
  朱开斌(1981.2—),男,本科,海洋石油工程(青岛)有限公司,机械工程师,主要从事海洋平台机管电仪的质量检验及管理工作。
  徐津伟(1980.2—)男,本科,海洋石油工程(青岛)有限公司,助理工程师,主要从事机管电仪的质检工作。
  王延哲(1985.12—)男,大专,海洋石油工程(青岛)有限公司;助理工程师,主要从事机管电仪的质检工作。
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