锅炉给水泵振动原因分析及消除

2022-09-11

一、锅炉给水泵的概述

兰州石化化肥厂硝酸车间有两台锅炉给水泵 (J31001A/B) , 该设备属于硝酸车间关键设备;其主要作用是为稀硝氧化炉汽包补充5.2MPa锅炉水, 以保证氧化炉正常运转。该锅炉给水泵 (以下简称J31001A/B) 的主要性能参数 (1) 如下所示:

出口压力:5.2MPa转速:2950r/min电机功率:81.3Kw

扬程:535m介质温度:110℃流量:31.6m3/h

结构形式:双壳体径向剖分多节段卧式双支撑

二、锅炉给水泵的结构

要了解J31001A/B的振动原因及振动消除的办法, 首先要了解锅炉给水泵的结构组成。该设备是由电机驱动的双壳体径向剖分多节段卧式双支撑结构, 泵内壳为径向剖分8级节段式, 采用集装式结构, 由吸入函体、中段、导叶、泵盖、尾盖、叶轮、轴、平衡鼓盘及平衡套等组成;径向轴承采用滚动轴承, 推力轴承采用背靠背角接触球轴承, 并采用水冷却。

三、振动的分析与消除

该设备检修前, 通过离线检测设备, 发现驱动端轴承温度39℃, 位移水平方向 (以下简称X) 0.13mm, 垂直方向 (以下简称Y) 0.12mm, 轴向 (以下简称Z) 0.08mm;非驱动端轴承温度63℃, X=0.45mm, Y=0.49mm, Z=0.26mm (2) , 与该设备正常运转时的数据 (正常运转数据为驱动端轴承温度≤40℃, X≤0.13mm, Y≤0.13mm, Z≤0.09mm;非驱动端轴承温度≤45℃, X≤0.14mm, Y≤0.14mm, Z≤0.10mm) 对比, 发现非驱动侧轴承发生明显变化, 并且设备运行伴有异响。通过以上数据分析判, 该设备非驱动侧轴承温度过高是由振动造成, 造成设备无法继续运转, 因此停车检修。

1. 振动产生的主要原因

通过离线检测设备所反映的数据, 查阅设备运行档案, 结合设备说明书, 分析造成非驱动侧轴承振动过大的主要原因是冷却水不畅通、润滑失效、以及推力轴承和油环套之间的间隙, 为了消除振动, 在检修过程中, 需要对以上三方面进行逐一检查。

2. 振动产生原因的消除

造成非驱动侧轴承振动过大的主要原因是冷却水不畅通、润滑失效、以及推力轴承和油环套之间的间隙不当, 在检修过程中, 要对此三方面进行依次的检查, 结合此次检修中发现的问题, 对造成振动的原因逐个进行分析判断, 从而达到消除振动的目的。

冷却水不畅通造成振动

冷却水不畅通, 则会使轴承箱内的冷却器失效, 设备运转时产生的热量无法及时被“带走”, 容易使转子局部产生热变形, 破坏转子的动平衡产生振动, 而造成这一情况的主要原因一般有两种:

(1) 冷却水中含有杂质, 造成管线堵塞;

(2) 冷对水对出入口阀门产生腐蚀, 使得阀门失效, 对冷却水的进入或排出造成影响。

无论是以上哪种原因造成冷却水不畅通, 处理的方法可以考虑在管线入口处加装过滤罐, 最大限度的降低冷却水中的杂质含量;有条件的装置, 还应引入脱盐水作为冷却水, 可以有效的防止管线结垢堵塞和管线阀门的腐蚀。此外在冷却水管线出口阀门后加装导淋阀, 可以通过观察, 对冷却水的运行情况进行分析判断。

润滑失效造成振动

润滑失效, 则会使轴承运转时的温度过高, 造成轴承失效产生振动, 对设备带来严重的伤害, 造成这一情况的主要原因一般有以下两种情况:

(1) 油路系统不畅通;

(2) 设备运转过程中, 润滑油中必然会产生金属杂质, 对轴承的滚动体和滑道造成磨损, 同时温度的变化也会对润滑油质产生影响, 这往往成为设备振动的普遍原因。

对于第一种原因造成润滑失效产生振动, 主要的处理方法就是在检修过程中, 对设备的整个油路系统, 以及各油密封部位进行认真检查, 防止设备漏油或油路不畅的发生。而润滑油质, 必须定期通过粘度、金属含量、水分、总酸值 (TAN) 、总碱值 (TBN) 等理化性能指标的分析, 对润滑油的情况进行判断, 如发现某项指标发生变化, 要及时更换润滑油, 防止润滑油质发生变化造成的设备振动等危害。

推力轴承和油环套之间的间隙不当造成振动

该设备运转中主要受力部分为非驱动侧轴承箱部分, 非驱动侧轴承箱部分主要由推力轴承、支撑轴承、油环套和后轴承端盖组成, 而通过查阅设备说明书, 推力轴承和油环套之间的间隙为0.05mm-0.10mm, 转子的总窜量为6.5±0.5mm、半窜量为3±0.5mm (3) , 而推力轴承和油环套之间的间隙则通过加装调节环来控制。非驱动侧轴承箱示意图如下所示:

而推力轴承和油环套之间的间隙过大或者过小, 都会破坏转子的轴向力, 使设备发生振动。间隙过大, 轴向力减小, 推力轴承无法起到止推作用;间隙过小, 轴向力增大, 则会造成推力轴承和油环套的磨损, 同时破坏转子的动平衡, 所以以上两种情况的发生均会造成振动。因此, 推力轴承和油环套之间的调节环就起到至关重要的作用, 他不仅调节转子的总窜量值和半窜量值, 同时还调节推力轴承和油环套之间的间隙。对于调节环的尺寸确定, 主要有以下三个方面:

(1) 将平衡鼓盘靠上平衡套平面, 用百分表测量推力轴承体的平面C与油环套端面之间的尺寸, 此尺寸减去推力轴承和油环套之间的间隙值0.05mm-0.10mm, 即为调整环所需厚度。

(2) 调整环多余量, 应使用磨床进行磨削, 保证调整环两侧平面为镜面。

(3) 平衡鼓盘与平衡套平面的接触面积要求值为90% (4) , 该接触面积是通过在接触表面涂红丹粉的方法测量得到的。若没有达到要求的面积, 则要利用磨床对平衡鼓盘与平衡套平面凸出的部分进行研磨处理, 直至接触面积达到要求值为止。

总结

类似锅炉给水泵这种的卧式双支撑多级泵是化工炼油企业使用最为广泛的设备之一, 通过对锅炉给水泵振动的消除及分析, 能够熟练掌握卧式双支撑多级泵在该故障点上的各种问题, 在今后的检修工作中, 特别是卧式双支撑多级泵的检修, 可以利用这些方法解决更多的现场实际问题。

摘要：兰州石化硝酸车间的锅炉给水泵属于TDF型多级离心泵, 总体结构为双壳体径向剖分多节段卧式双支撑结构。该泵在2013年4月份进行了计划性解体大修, 主要检修内容为消除机泵非驱动侧轴承温度过高和振动。在解体检修过程中测量推力轴承体的平面和油环套端面之间的间隙, 以及其他各部的分析处理, 是振动消除的核心, 测量后的数据处理是影响锅炉给水泵的检修质量以及能否成功开车的关键环节。

关键词：非驱动侧,振动,推力轴承,油环套,间隙