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[案例分析] 浆液循环泵叶轮通过频率问题分析

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发表于 2016-8-26 15:28 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 骨哥 于 2016-8-26 15:30 编辑

本案例分析尚不成熟,且未经最终验证,各位如有不同看法欢迎交流。图文版见附件。


#2吸收塔浆液循环泵振动诊断报告
我司脱硫系统#2吸收塔三台浆液循环泵在4月25日的例行监测中发现振动异常,经诊断认为:主要原因是泵之间抢流量造成。
一、设备概况
1、泵的参数:
型号:700DT-A83
厂家:石家庄工业泵厂有限公司
类型:离心渣浆泵
驱动型式:电机+减速机+泵
额定流量:6420m3/h
泵设计转速:596rpm
实际转速:A泵-617rpm;B泵-606rpm;C泵-590rpm
   设计NPSHr(必需汽蚀余量):7.9m
   振动标准:≤4.5mm/s
2、布置型式:
并排布置与吸收塔南侧,夹角28°。
吸收塔直径11.5m,设计最高液位10.5米,11.5米溢流,设计浆液温度:80℃。
3、运行方式:
根据脱硫负荷大小,双泵或三泵运行。
二、存在异常
4月25日,在例行周期性数据采集的时候发现,A泵驱动端水平振幅由正常的2mm/s左右上涨至4.8mm/s,B泵驱动端水平振幅由正常的3mm/s左右上涨至5.2mm/s,C泵变化不明显。遂采集更多数据进行分析。
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg
三、分析诊断
1、三台泵振动幅值均随时间上下波动,波动幅度不一,其中A泵1.78-8.41mm/s,B泵3.64-7.78mm/s,C泵2.56-5.95mm/s;从最大值看,三台泵振动均超标;
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg
2、使用监测模式观察频谱特征,主要振动能量和波动的成分均是5倍频,该型泵叶轮流道5个,即叶轮通过频率占主导。与双泵运行时的特征一致。
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image008.jpg
3、叶轮通过频率的来源:
由于设计制造安装误差,所有的叶轮机械都会有叶轮通过频率,当总振幅小于标准值时无需干预,当超标时应查找原因,其对应的故障主要有:叶轮平衡不良、管道与泵特性不匹配、进口流体紊流、汽蚀、叶轮堵塞、口环间隙不均等。
1)从频谱特征看,1倍频均极低可以排除不平衡,同时由于三台泵同时发现振动异常,可以排除泵本身的问题,因同时出现设备问题的几率极低,故可排除叶轮堵塞、口环间隙不均;
2)此前由于机组长期低负荷运行及燃用低硫煤,大部分时间均为双泵运行,振动虽有波动但均保持在标准之内。在切换至三台泵运行后,发现振动突然上升,故应与流体问题有关。
3)管道与泵的特性是否匹配,须经过实验确定,暂不能排除,但从双泵切三泵及三泵且双泵运行时的电流特征看,泵之间存在“抢流量”问题,从下图可以看出,C泵启动后,A、B两泵电流均迅速跌落,A泵由65.2A降至62.2A,B泵由57.4A降至55.1A,然后趋于平衡:
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image010.jpg
C泵停运后,A、B泵电流迅速恢复正常。众所周知,泵的负荷与流量大小成正比,泵吸入不足,会导致其偏离设计工作点而工作不平稳。从以下布置可以看出,三台泵(P01、P02、P03)布置与吸收塔同一侧,泵之间相隔28°,管道直径1米,间距1.8米,低于相关标准要求大于2.5倍管径的要求,且从管道方向上,延长线均指向吸收塔中心,易造成互相影响。
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg
4)是否有汽蚀?
现场听不到明显汽蚀噪音;
该泵厂家给出的必须汽蚀余量NPSHr=7.9m,吸收塔实际最低工作液位7m,泵与塔底相对标高+1.6m,浆液温度按设计值80℃计(此时水的饱和压力为47363Pa),泵吸入管路阻力按1m计(通常值,影响甚微),吸收塔液面与大气联通,大气压按101000Pa计,该温度下水的密度971.8kg/m3,则有效汽蚀余量为:
NPSHa=(101000-47363)/971.8/9.81+7-1.6-1=10.03m
NPSHa>NPSHr,故理论计算不会发生汽蚀。
但有几点需要注意:
l       如果厂家给出的NPSHr不是实验值,而是同型设计值,那么它可能偏大或者偏小(很难由计算获得,一般是出厂试验获取其NPSHr-Q曲线),同时厂家给出的NPSHr是额定转速595rpm时的,A泵617rpm,B泵606rpm,C泵590rpm,NPSHr值是与转速成反比的;
l       由于氧化空气的加入,如果未完全反应及逸出的氧化空气进入泵内,也会发生气蚀;
l       浆液温度的影响,计算表明,温度每上升10℃,NPSHa降低约1.5m;
l       浆液起泡对水位计的影响(虚假水位),该塔使用三个水位计测量,此种可能应较小(可通过运行中加消泡剂观察水位显示变化情况判断);
l       叶轮通过频率附近有宽带噪声地脚,为汽蚀特征:
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image014.jpg
因此,并不能完全排除汽蚀的影响,故在4月26日会同环保专业联系运行调整液位试验,将液位从7米提高至8.5米,此时A泵振幅由8.41降至5.47,B泵振幅无明显变化,C泵振幅由5.95降至4.56mm/s。继续提高至9.5米,无明显变化。要求运行今后尽量保持高液位运行。
5)是否有入口紊流
从泵的入口膨胀节低频鼓动情况看,泵进口流速、压力不稳定,这与泵的设计是相悖的,也是造成泵振动的主要原因之一。
   通过以上分析认为:三台泵同时运行时振动超标的问题,主要原因是泵吸入管之间间距过小,互相抢流量,同时不能完全排除入口紊流和汽蚀的影响。
四、持续跟踪
经过近期跟踪发现,在持续高液位运行两个月后,C泵启动后,AB泵电流突然跌落的现象消失,泵的振动也恢复至较低水平,但仍有较大幅度波动:

  
日期
  
水位(米)
运行方式
浆液密度kg/m3
设备
振动范围(mm/s)
4月25日
9.13
三泵
1127
2A泵
1.80-8.40
2B泵
3.64-7.78
2C泵
2.56-5.95
5月21日
8.65
双泵
1075
2A泵
1.30-2.69
2B泵
2.77-5.69
5月21日
9.1
三泵
1029
2A泵
1.80-6.79
2B泵
3.21-8.37
2C泵
1.98-6.35
6月17日
8.6
三泵
1051
2A泵
1.76-3.69
2B泵
3.52-7.22
2C泵
2.30-5.45
7月26日
8.97
三泵
1141
2A泵
1.57-2.84
2B泵
3.02-4.72
2C泵
1.80-3.45
8月8日
8.69
三泵
1139
2A泵
1.81-3.91
2B泵
2.98-5.08
2C泵
2.04-3.16
8月23日
8.82
双泵
1112
2A泵
2.48-5.09
2B泵
2.95-4.13
五、处理建议
1、尽量保持更高液位运行,控制排烟温度;
2、在满足脱硫效率的前提下,尝试减少氧化风量,同时对提高叶轮寿命会有好的影响;
3、研究在吸收塔内三个吸入管口之家加装隔墙的可行性,双泵运行时考虑开A、C泵,降低各泵之间的互相影响;
4、吸入管加装滤网,降低入口紊流。
我们也将会在此过程中加强监测,持续细化诊断。

#2吸收塔浆液循环泵振动诊断报告-signed.pdf

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发表于 2016-9-8 14:59 | 显示全部楼层
分析的认真、细致,值得学习!
发表于 2016-9-9 09:19 | 显示全部楼层
感谢分享  学习一下
发表于 2016-9-15 10:16 来自手机 | 显示全部楼层
典型的拍振,二个运行频率接近的设备同时运行就会出现

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和拍振没关系。  详情 回复 发表于 2016-9-17 16:28
 楼主| 发表于 2016-9-17 16:28 | 显示全部楼层
xyg9154 发表于 2016-9-15 10:16
典型的拍振,二个运行频率接近的设备同时运行就会出现

和拍振没关系。
发表于 2016-9-18 08:48 | 显示全部楼层
学习了  谢谢分享
发表于 2016-9-18 15:33 | 显示全部楼层
分析得很好,写得很全面。你最后提到的三个入口管道之间加装隔墙,这个方法会不会导致浆液、石膏在塔底隔墙死角处出现沉积、板结哦

点评

我也担心这个,严谨的话应该做CFD分析  详情 回复 发表于 2016-9-18 16:56
 楼主| 发表于 2016-9-18 16:56 | 显示全部楼层
墨仔2012 发表于 2016-9-18 15:33
分析得很好,写得很全面。你最后提到的三个入口管道之间加装隔墙,这个方法会不会导致浆液、石膏在 ...

我也担心这个,严谨的话应该做CFD分析
发表于 2016-9-19 08:43 | 显示全部楼层
多谢分享  学习一下
发表于 2016-9-21 10:28 | 显示全部楼层
多谢楼主分享
发表于 2016-10-11 21:58 | 显示全部楼层
学习了   
发表于 2016-10-12 08:17 | 显示全部楼层
学习一下
发表于 2016-10-13 14:05 | 显示全部楼层
分析的很详细,谢谢
发表于 2016-10-14 08:41 | 显示全部楼层
下载了  研究一下  谢谢
发表于 2018-7-6 09:53 | 显示全部楼层
好案例,謝謝骨哥的分享!
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