柱塞泵出口管線振動(dòng)原因分析及處理方法

1、柱塞泵出口管線振動(dòng)原因分析及處理方法柱塞泵出n管線妊動(dòng)原因分析及處理方法一張正棟柱塞泵出口管線振動(dòng)原因分析及處理方法f/f,7r國j"臨辯粹間7,.7摘要:臨氫降凝裝置泵lo5/1,2,3在實(shí)際生產(chǎn)使用中,出現(xiàn)系統(tǒng)管線振動(dòng),管線支承落等象,對此/井稈了研竹和梅討搖了口管建加著能暑暈誼一青竄.妝l了豬榀.擺護(hù)甜密管終一日的主貅絲熏墅塑筲通夜雩,1前言,【專L礙:,找出了影響振動(dòng)的原因.105/1,2,3.1994年以前采用臨氫降凝工藝生產(chǎn)低凝固點(diǎn)柴油,l泵和2泵切換使用,3泵作緊急備用.系統(tǒng)對軟化水的需求量不高,因此.注水系統(tǒng)的振動(dòng)較小.雖有液體的脈沖,坦沒有影響管線的使川壽命199t

2、年后,生產(chǎn)工藝發(fā)生了變化,加氫精制工藝原料汕中的含硫,含氮成分大大地超過了臨氫降凝工藝(見表1).衰1原料油總磽/%總氯./ppm脫氧求注量1臨氳降毒E工藝026622.5加氫特制工藝0.94156256為了防止胺鹽結(jié)垢,在生產(chǎn)上加大了軟化水的使用量.原來由一臺(tái)泵供水.用量為2.5t/h,后改為二釘泵并聯(lián)注水,注水量為5t/h,由于注水量的增加.J重了管線的承載能力,使管線激振頻率發(fā)生變【匕,原來的不明顯的液流脈沖變得突出起來.造成管線明顯振動(dòng).具體現(xiàn)象有,管線部分支承在報(bào)動(dòng)下.發(fā)生脫落,同時(shí)在交變應(yīng)力的作用下.管線局部出現(xiàn)了疲勞斷裂,在泵出口管線發(fā)現(xiàn)裂紋,注水線的振動(dòng)又引起了其它管線共振.由

3、此腥丌原四分析,采取了妥當(dāng)措施,較好地解決了這一題.2原因分析針對這一現(xiàn)象,從振動(dòng)這一出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行了分2?1受迫振動(dòng)振動(dòng)的基本形式有三種,自由振動(dòng),受迫振動(dòng)和自激振動(dòng).自由振動(dòng),是一種依靠彈性系統(tǒng)的彈性力維持的振動(dòng);受追振動(dòng),是系統(tǒng)在外力的作用下引起的振動(dòng);自激振動(dòng),其維持振動(dòng)的力產(chǎn)生于振動(dòng)本身.根據(jù)機(jī)器工作情況引起振動(dòng)的原因有兩種,一種是往復(fù)式機(jī)泵的工作方式引起的流體壓力脈動(dòng);一種是離心式機(jī)泵回轉(zhuǎn)部分的不平衡引起的機(jī)械振動(dòng).從理論上講,當(dāng)一個(gè)管線的固有頻率同振源的振動(dòng)頻率相同時(shí),就會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象.在我車問發(fā)生振動(dòng)的管系是注水系統(tǒng),位于往復(fù)泵之后,所以,我們判斷,該振動(dòng)現(xiàn)象屬于受追振動(dòng),是由于拄

4、復(fù)泵的壓力脈動(dòng)引起的2?1-1振動(dòng)關(guān)系公式.IA一振幅;1一管件激振力;M一管系質(zhì)量;c一,一固有脈沖頻率;一外界脈沖頻率可以看出,管系振動(dòng)與管件激振力,脈沖頻率有關(guān),管件激振力越大,振動(dòng)振幅也就越大;管線固有脈沖頻率越接近外界i蠢沖額率,振動(dòng)振幅也就越大.南練科技第6卷l999年第l期從往夏泵的性能特點(diǎn)及管線的結(jié)構(gòu)對該課題進(jìn)行分析.2?1?2柱塞泵的工作原理柱塞泵的柱塞做往夏運(yùn)動(dòng),液體間斷而又不斷地吸入和排出,從而完成它的工作過程眾所周知,該泵的液流具有一定的際沖性,即流量不均勻.存在壓力脈動(dòng).以我車問泵105/1為例來看一下壓力示功圖(圖1).PPuPPcPB圍1泵105/1示功圍ABCD

5、是一個(gè)完整的工作過程,B是吸入點(diǎn),壓力為,A是排出點(diǎn),壓力為P,可以看出,在一個(gè)做功過程中,壓力一直在變化,存在著大小峰值和壓力脈動(dòng).再看一下單泵使用和兩臺(tái)泵并聯(lián)使用的流量變化情況(圖2,圖3).由圖2可看出,該曲線在一個(gè)沖程中存在著若干個(gè)峰點(diǎn)和谷點(diǎn),造成流量上的脈巾,實(shí)質(zhì)上該曲線為三個(gè)單柱塞泵流量的迭加(同單柱塞泵相比之下,該泵更加穩(wěn)定,脈巾性更小),當(dāng)兩臺(tái)泵同時(shí)使用之后,流量發(fā)生了變化,管線流量曲線出現(xiàn)了迭加現(xiàn)象(圖3).兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行或說是流量的增加,打破了原來管線的承載平衡,已經(jīng)使泵的固有脈沖頻率發(fā)生了變化,對出口管系的脈沖頻率造成一定的影響,若兩泵處于同一工作過程,振幅值相對增大(由

6、Q增至2Q),加深了流量不均勻程度,導(dǎo)致脈沖更加劇烈.由圖3可以看出,高峰值和低峰值之間的距離拉大;若兩泵不處于同一工作狀態(tài),即柱塞錯(cuò)開角度不一樣,角頻率發(fā)生了變化,引起振源頻率的變化,對管件的激振產(chǎn)生了影響,同樣可引起管線的振動(dòng)2?2管件,管徑對振動(dòng)的影響當(dāng)管內(nèi)流體壓力一定的時(shí)候.壓力的變化不會(huì)成為振源.當(dāng)管內(nèi)流體壓力產(chǎn)生脈動(dòng)的時(shí)候.脈動(dòng)流體在彎管,異徑,閥門等管件處易產(chǎn)生激振力,該類管件越多.管道振動(dòng)也就越強(qiáng)烈.從裝置注水系統(tǒng)來分析:彎營有22處;閥門有17處;三通有7處:異徑(大小頭)有2處囝2一臺(tái)泵使用時(shí)Q曲線囝3兩臺(tái)泵使用時(shí)Q曲線管件是管系中流速和壓力降變化明顯的地區(qū),如彎頭的角度.

7、閥門的開啟程度,異徑的截面變化等.設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到在工藝條件許可的情況下,盡可能的最少.再看注水系統(tǒng)管線設(shè)計(jì)為DN50,預(yù)留流量截面較小由此可見,注水系統(tǒng)的管件比較多,管徑又小,由于注水量的增加.流體的脈動(dòng)發(fā)生了變化,在管件處就會(huì)引起更大的激振力,導(dǎo)致管線的振動(dòng)明顯起來.所以說,管線的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要,原來管線是根據(jù)臨氫降凝工藝要求設(shè)計(jì)的,只考慮了當(dāng)時(shí)管件的阻力和振動(dòng)因素,但在現(xiàn)在的生產(chǎn)中,一方面注水量增加,另一方面管線沒有隨之相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整,隨著流體脈沖程度的增加,導(dǎo)致管件處的激振力發(fā)生了變化,成為引起管線振動(dòng)的又一原因.2?3管架設(shè)計(jì)管架設(shè)計(jì)對于振動(dòng)的影響有兩個(gè)方面,一是柱塞泵出u管提搬功原因分

8、析及處理方法一張正棟l3管架的支承,管架的支承事實(shí)上是影響管系結(jié)構(gòu)頻率的重要因素之一.管袈同管道之間的聯(lián)接應(yīng)盡量采用剛性連接,要盡量避免使用懸臂式或其它不平衡方棠.在原來的管線設(shè)計(jì)上,支承的選擇就比較不臺(tái)理.只有3個(gè)支承點(diǎn),且主要的之承點(diǎn)同管線承城心的分布不合理,造成壓力分布不均勻(見4)對于一個(gè)復(fù)雜的管系來說.這是促使振動(dòng)加劇的因素.第二是管線的空間布置,標(biāo)高不統(tǒng)一,這里可以結(jié)合泵105/1,2和泵105/3之一至注水點(diǎn)間出口管線來看,落差近40cm,而且管線的走向太長(由圖4可以看出).加上管件眾多,會(huì)形成相當(dāng)?shù)淖枇?對注水的流量,流速部有一定的影響.改變了管線振動(dòng)頻率,這也是影響管線振動(dòng)

9、的因索之一.在生產(chǎn)工藝改變之前未發(fā)生振動(dòng)的原因是脈沖較小,加上設(shè)計(jì)時(shí)有一定的安全裕度.而現(xiàn)在,由于流量增長了l倍,管架設(shè)計(jì)的不合理也就成了引起振動(dòng)的重要因素之一.幕1(Is,2雨105,1圉4注水系統(tǒng)空閻走向簡閏2?4其它影響因素我們重點(diǎn)參考了注水泵出口出現(xiàn)裂紋期間生產(chǎn)情況,發(fā)現(xiàn)解環(huán)氫壓縮機(jī)的運(yùn)行情況對注水系統(tǒng)管線振動(dòng)影響也比較大.該裝置使用化肥廠氫氣生產(chǎn)時(shí),整個(gè)系統(tǒng)管線的振動(dòng)都比較大,注水系統(tǒng)也不鍘外,可以說系統(tǒng)營線的振動(dòng)l起注水系統(tǒng)管線的諧迫振動(dòng),導(dǎo)致了管線局部疲勞,并在邊緣出現(xiàn)了裂紋現(xiàn)象.3處理方法振動(dòng)是不可能消除的,根據(jù)找出的原因.我們采取了如lF措施.3?1優(yōu)化管路.擴(kuò)大管徑考慮在1

10、999年度大修中,重新設(shè)計(jì)管線.擴(kuò)大原有管徑,可采用DN80的無縫鋼管,合理配制管件,去掉多余的管件3?2增加支承結(jié)構(gòu)1992年5月.我們在原來支承的基礎(chǔ)上,又增加了7個(gè)r芷承點(diǎn),同時(shí)考慮到了支承的剛性因素.3?3采用緩振設(shè)備采用緩沖罐等,由于空間的影響.不宜使用大型容器,我們在泵出口處,使用了蓄能器.3-31蓄能器的結(jié)構(gòu)爰工作原理簡單說來,蓄能器由三個(gè)部分組成充氣膠囊,器體和連接結(jié)構(gòu)(圖5為其結(jié)構(gòu)筒圖).其中.充氣膠囊是主要的工作部分,其原理是利用氣體的可壓縮性,將液體能量蓄積.在液流低峰值時(shí)釋放,起到儲(chǔ)能,穩(wěn)壓,補(bǔ)償,緩沖和消除脈沖的目的.蓄能器的連接方式有兩種,螺紋連接和法蘭連接.我們車

11、間蓄能器采用的是螺紋連接.首先是定壓,打開充氣口,充入氮?dú)?壓力范圍是;90液壓系統(tǒng)的最高工作壓力>P>25液壓系統(tǒng)的最高工作壓力我們選擇3.0MPa(過高不起作用,過低不工作),因?yàn)橄到y(tǒng)壓力為4.0MPa.其次,必須安裝在距離泵出口不遠(yuǎn)處,否則不起效果.我們把它垂直安裝于泵的出口管線14南練科技第6卷l999年第1期充氣口連接口皮囊瓶悼塞彈簧結(jié)囝5蓄能器簡囝3?3?2工作情況以泵105/1為例來看一看工作情況柱塞泵做吸人和排出運(yùn)動(dòng),由圖1看出當(dāng)柱塞沖程邊到大值時(shí),輸出的壓力大于充氣胺囊的內(nèi)部壓力,液流推動(dòng)蓄能器的拄塞,在彈簧的作用下,柱塞擠壓膠囊,由于氣體的可壓縮

12、性,造成能量的蓄積.當(dāng)完成一個(gè)沖程時(shí),流量出現(xiàn)了低峰值,由于流量出現(xiàn)了不平衡,產(chǎn)生脈沖液流,此時(shí),充氣膠囊的內(nèi)部壓力大于液流壓力,充氣膠囊發(fā)生膨脹作用,把蓄積的能量釋放,擠壓柱塞返回運(yùn)動(dòng),對液流的能量進(jìn)行了補(bǔ)償,低峰值叉回到了高峰值.就這佯,柱塞在反復(fù)運(yùn)動(dòng),充氣胺囊反復(fù)地壓縮和膨脹,能量形成蓄積一釋放一蓄積這一循環(huán)過程.實(shí)質(zhì)上,泵在蓄能器的作用下,其出口流量曲線已經(jīng)發(fā)生了變化,此時(shí)的流量曲線不僅僅是兩臺(tái)泵的流量迭加,實(shí)際上還包括蓄能器工作曲線的選加(蓄能器的柱塞同泵做相反運(yùn)動(dòng).起能量補(bǔ)償作用),近似于一條直線.把脈沖減小到小程度,達(dá)到了消振,減小脈沖的目的.3?3?3效果三臺(tái)注水泵加了蓄能器之

13、后.管線的振動(dòng)現(xiàn)象消失了.管線的維修率降低,同時(shí),注水泵本身得到丁很好的保養(yǎng).3?3?4特點(diǎn)同其它減振設(shè)備相比.蓄能器有它的優(yōu)越性:(1)結(jié)構(gòu)簡單,安裝,拆卸方便,清洗也方便;(2)結(jié)構(gòu)小.安裝部位靈活,不受空問位咒nI影響;(3)成率低,收效離.4結(jié)論管線振動(dòng)是在化工生產(chǎn)中廣泛存在的一幣Ir現(xiàn)象,工藝生產(chǎn)條件,管線設(shè)計(jì),管架布置是造成管線振動(dòng)的因素,蓄能器利用其能夠蓄能,補(bǔ)償,緩沖,減振的特點(diǎn)把振動(dòng)減小到最小程度.延長了設(shè)備鎊線的睫用壽命.降低了檢修率,有效地保證丁安全生產(chǎn).(承第5頁)7結(jié)論(1)MP一5005和MP一5007兩種金屬鈍化劑,為水溶性金屬鈍化劑,兩劑不復(fù)合混制,可根據(jù)裝置生產(chǎn)的實(shí)際情況按任意比例混合使用,方便了系統(tǒng)的運(yùn)行.(2)MP-5007對釩有較明顯的抑制功效.在平衡劑上重金屬含量大致相近的條件下,MP一5007金屬飩化劑能夠有效地提高催化荊的徽反活性,與不使用任何鈍化劑相比,使用這種鈍化劑后,催化劑的村j對活性提高了近60.(3)在基本操作條件和附屬條件相似的情況下,干氣中的氫含量有明顯的下降趨勢,干氣產(chǎn)率也明顯下降.輕收,液收均有較明顯的提