石油和化工厂锅炉给水泵振动问题及技术改进

郑云清

摘要：石油和化工厂锅炉给水泵的振动问题给其安全连续工作造成了不利影响。在对锅炉给水泵及其振动故障问题进行简要概述的基础上，利用传感器对给水泵机组的振动情况进行了连续三个月时间的监测，结果发现问题主要出现在给水泵端。分析认为导致给水泵振动的根本原因在于主轴同心度偏差相对较大。基于以上问题，对给水泵机组开展技术改进工作，并应用到工程实践中，取得了很好的应用效果。给水泵的振动问题得到有效改善。为石油和化工厂锅炉设备的连续稳定工作奠定了良好的基础。

关键词：石油和化工厂;锅炉;给水泵;振动

引言

石油和天然气资源在我国整个能源结构体系中占据着非常重要的位置，为我国社会经济发展做出了不可磨灭的贡献[1]。开采得到的石油和天然气资源需要在石油和化工厂中进行深加工后才能使用，锅炉是生产中非常重要的机械装备，运行时需要通过给水泵对其提供水资源[2， 3]。给水泵能否安全可靠运行对整个生产过程有决定性的影响，然而在工程实践中，给水泵经常会出现振动故障问题，严重制约了石油和化工厂生产效率的提升[4， 5]。基于此，有必要对锅炉给水泵运行过程中的振动问题进行研究，找到振动的根本原因，在此基础上开展技术改进工作，以提升锅炉给水泵运行过程的稳定性[6]。本文的研究对于稳定石油和化工厂的生产工艺过程具有重要的实践意义。

1.锅炉给水泵及其振动故障概述

以石油化工厂中使用的DGF12-50×9型锅炉给水泵为例进行分析，如图1所示为给水泵的整体结构示意图。给水泵整体上可以划分成为前段、中段和后段，再加上轴承支架和导叶等结构构成，上述机械结构通过拉紧螺栓进行连接。转子是给水泵的核心结构件，主要由轴以及安装在轴上的各种零部件，比如平衡盘、轴套、叶轮等零件构成。轴上安装的叶轮数量对水泵性能有决定性的影响。给水泵工作时需要通过电动机为其提供动力，从输入端看给水泵工作时按顺时针方向旋转。由于给水泵几乎不会承受轴向作用力，因此采用的是滚动轴承。

给水泵运行过程的稳定性对锅炉能否正常工作具有重要的影响。DGF12-50×9型给水泵自投入运行以来，整体运行过程相对比较稳定，没有出现比较大的故障问题。但是近年来给水泵出现了比较显著的振动故障问题，且随着时间的不断延长，振动幅度越来越大，问题越来越明显，对锅炉的正常生产已经构成了不良影响。为了确保给水泵以及整个锅炉装置的正常工作，现需要对给水泵的振动问题进行深入分析，找到引起振动的原因，并对其开展技术改进工作。

2.給水泵振动情况监测

2.1.监测点的布置

为深入分析给水泵的振动问题，对给水泵机组开展振动情况监测工作。如图2所示为给水泵机组的整体结构示意图，图中显示了振动监测点的布置位置，主要分布在电动机、联轴器、增速器以及给水泵的两侧位置。整个振动监测过程持续了三个月时间。

2.2.监测结果分析

整个监测过程中发现4、5、6号监测点的振动速率相对较大，其他监测点的振动情况相对较小。在监测期间上述三个测点振动速率有逐渐上升的趋势，在监测结束时振动速率达到了最大值，分别为11.59、13.87和16.12 mm/s，具体监测结果见表1。该振动速率已经超过了设备的正常范围，导致给水泵机组存在比较大的异响，设备无法正常工作。以上监测结果表明，导致水泵机组发生振动的原因不在电动机端而在给水泵端，考虑到4、5、6号监测点的振动速率比较大，以下主要对这三个监测点的数据进行分析。

为进一步分析给水泵组发生振动的原因，对设备的固有频率及其出现的振动频谱进行了分析。结果发现给水泵机组工作时，增速器高速轴的固有频率分别为81.21Hz，给水泵主轴的固有频率为2498Hz。提取给水泵机组中4、5、6号三个监测点的振动频谱进行分析，结果如图3所示。从图中可以看出，对于4号监测点，其振动频率以85.59Hz为主频，还叠加有部分891.78Hz的成分。对于5、6号监测点，其振动频率主频率分别为2378.24Hz和2597.67Hz，同时还叠加有部分其他频率的成分。基于以上结果可以看出，位于增速器高速轴附近的4号监测点，其振动频率与高速轴的固有频率相接近。而位于锅炉给水泵两侧的5号和6号监测点，其振动频率与给水泵主轴的固有频率相接近。设备机组运行时的主频与其固有频率相接近，是导致设备发生明显振动的重要原因。

3.给水泵振动原因及技术改进措施

3.1.振动原因

给水泵工作时需要高速旋转，对主轴同心度要求相对较高。基于上述监测结果并结合大量的实践经验，认为导致给水泵发生振动的原因是主轴与联轴器高速轴的同心度存在相对较大的偏差。因此需要重点对两根轴的同心度进行检查。增速器在长时间工作过程中，轴承虽然进行了很好的润滑，但是不可避免的还是会出现磨损问题，导致轴承间隙增大;另外，给水泵轴瓦工作时也会存在磨损问题，再加上高速旋转摩擦生热，在热胀冷缩的作用下导致轴瓦的安装精度出现偏差，轴瓦间隙增大。以上都是给水泵主轴同心度偏差增大的原因。

3.2.技术改进措施

根据上文分析的锅炉给水泵振动原因，可以从以下三个方面着手对其开展技术改进工作：第一，考虑到增速器中轴承的使用时间已经较长，存在比较大的磨损，可以对其进行更换，以便控制轴承间隙，减小工作时的晃动问题，为控制给水泵主轴同心度奠定良好的基础;第二，邀请给水泵生产厂家对主轴同心度进行维修，重点是控制轴瓦的间隙大小。经过维修后，轴瓦的顶间隙和侧间隙分别控制在了0.12～0.22mm和0.06～0.1mm范围内，给水泵运行时主轴的圆周偏差和端面偏差分别控制在了0.08mm和0.05mm范围内。以上技术指标全部在规范标准要求的范围以内;第三，加强给水泵机组的日常维护保养工作，重点是要强化轴承的润滑以及整个设备机组的温度控制工作，避免润滑不良加剧设备的磨损、温度控制不当导致轴瓦间隙增大等问题。

4.技术改进效果评价

根据上文所述的技术改进方案，对给水泵机组进行技术改造。完成所有工作后，再次对锅炉给水泵机组进行开车试运行。通过连续观察和测试，发现整体的技术改进效果非常明显，给水泵的振动现象得到了有效改善。4、5和6号三个监测点的最大振动速率分别降低到了3.12、4.32和5.43mm/s，与技术改进前相比较而言，振动速率分别降低了73.08%、68.85%和66.32%。可见，锅炉给水泵振动情况有了明显的改善，全部控制到了设备正常工作范围以内，确保了给水泵的可靠与稳定运行，消除了安全隐患。综上，此次针对锅炉给水泵振动问题的分析与技术改造取得了很好的实践应用效果，为石油和化工厂的连续稳定生产奠定了坚实的基础，为企业创造了良好的经济效益，得到了工厂技术人员的一致认可。

5.结论

石油化工厂锅炉给水泵正常工作时都会发生振动问题，但必须将其控制在合理的范围以内，如若不然会对正常生产过程产生不利影响。某石油和化工厂锅炉给水泵由于运行时间相对较长，已经产生了明显的振动故障问题，且随着时间的推进，振动现象越来越明显。对锅炉给水泵机组的振动现象进行连续三个月时间的监测，基于监测结果和大量的实践经验分析，认为导致给水泵机组发生振动问题的原因在于给水泵主轴同心度偏差相对较大。根据监测结果对给水泵机组开展技术改进工作，取得了很好的实践应用效果，给水泵的振动现象得到了明显改善，有效维护了锅炉给水泵的安全稳定运行，为企业创造了良好的经济效益。

参考文献

[1] 张鹏飞. 石油天然气站场给排水消防设计相关研究[J]. 科学与财富. 2020（12）： 165.

[2] 尤宏伟. 天然气加工技术与处理分析[J]. 化工管理. 2018（8）： 80.

[3] 童绍军. 大牛地气田利用污泥脱水净化天然气污水的工艺研究[J]. 内蒙古石油化工. 2015（4）： 7-9.

[4] 劉建生. 天然气电厂余热锅炉给水泵叶轮损坏原因分析与处理[J]. 水泵技术. 2015（2）： 45-48.

[5] 陈洪敏. 锅炉给水泵节能改造[J]. 机械工程师. 2015（10）： 228-231.

[6] 王海龙. 锅炉给水泵的日常维护与故障排除方法[J]. 石化技术. 2018， 25（3）： 176.

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