高压柱塞泵振动故障诊断处理一例
新疆油田公司采油二厂103注水泵站的4#高压柱塞泵，是2015年安装的新泵，7月24日进行第一次监测。数据显示电机振动值超过新设备振动验收标准，电机联轴器端垂直、水平、轴向振动值超过一级 警值；电机基础4个地脚螺栓处的测点有3个测点振动值超过基础标准值；与排水缸相连的排水管线振动峰-峰值超过安全运行范围。通过振动监测技术对电机、基础及管道振动原因进行分析诊断，查找振动原因，制定相应的整改措施，收到了令人满意的效果。
2 监测标准与使用的仪器
2.1 参照标准
电机的振动监测过程及评价参照旋转设备评价标准GB/T6075.3-2011 《机械振动 在非旋转部件上测量和评价机器振动 第3部分：额定功率大于15KW额定转速在120r/min至15000r/min之间的在现场测量的工业机器》；GB10068-2000《轴中心高为56mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值》；GB50040－96 《动力机器基础设计规范》。
2.2 柱塞泵参照标准
注塞泵振动参照标准JB/T8541－2013《容积式压缩机机械振动分级》；GB/T7777－2003《容积式压缩机机械振动测量与评价》。
2.3 管线振动判断依据
《压力管道安全技术》第三章“压力管道振动分析”中相关内容，管线振动峰－峰值单位： μm(1μm = 10-6m) ,参照图1所示曲线，根据管线振动频率计算出振动双峰值的安全运行范围（在图1中的曲线3以下为安全运行范围）。
图1 管道振动峰－峰值的许用值和危险值
1－平均感觉界限；2－设计；3－介于二者之间；4－要修改；5－危险
（注：1密耳=25.4×10-3mm）
2.4 设备监测系统配置
Enpac2500数据采集器；E322A01加速度传感器；Emonitor V3.7专用分析软件。
3 高压柱塞泵振动监测分析
3.1 设备结构简图
注
1 M-OB-V(H)---------------电机自由端轴承座垂直、水平测点
2 M-IB-V(H、A)-----------电机联轴节端轴承座垂直、水平、轴向测点
3 C-V（H、A）----------曲轴箱垂直、水平、轴向测点
4 YJ-V（H、A）---------进水缸垂直、水平、轴向测点
5 YP-V（H、A）---------排水缸垂直、水平、轴向测点
图2 注水泵结构和测点布置示意图
3.2 振动监测分析与整改情况
参照GB/T6075.3-2011，新电机在负载工频工况下振动验收标准应小于2.8mm/s，由下表1可知，4#柱塞泵7月24日第一次监测显示电机振动值不但超过新设备振动验收标准，而且联轴器端垂直、水平、轴向振动值超过一级 警值，电机各测点频谱图如图3所示，主要频率成分为转速频频率，电机主要表现为不平衡故障。曲轴箱和进、排水缸振动值均在标准和良好范围内。
表1 注水泵振动数据(mm/s)
图3 电机测点M-IB-A振动频谱图
整改后，9月7日进行第二次振动监测，监测前对电机基础进行找平，重新调整皮带轮对中情况，此次监测电机各测点振动值与上次相比有较大幅度下降，各测点振动值符合电机振动验收标准，见表1。
4 4＃柱塞泵电机基础振动监测分析
4.1 基础测点示意图
注
1 图4所示地脚螺栓编号为1，按顺时针排列依次为地脚螺栓2、3、4；
2 测点1所在基础共分三层，如图示圆点所示，第一层是电机本体基础，第二层是电机基础槽钢，第三层是基础框架槽钢；
3 11V、11H 电机地脚螺栓1第一层垂直、水平方向测点；
4 12V、12H 电机地脚螺栓1第二层垂直、水平方向测点；
5 13V、13H 电机地脚螺栓1第三层垂直、水平方向测点；
6 21V、21H 电机地脚螺栓2第一层垂直、水平方向测点；
7 22V、22H、、23V、23H、31V、31H、、32V、32H、33V、33H、41V、41H、、42V、42H、43V、43H 测点编号依此类推。
图4 电机基础现场照片
4.2 振动数据
表2 电机基础测点振动数据（μm）
4.3 振动分析与故障查找
由表2可知，7月24日第一次监测注水泵4＃电机基础4个地脚螺栓处的测点有3个测点振动值超过基础标准值，特别是地脚螺栓4振动值远远大于基础标准值。
注水泵4＃电机基础振动值超标，一方面可能是由于电机本体振动值超过 警值所致，另一方面电机基础没有进行二次灌浆，电机基础刚度较弱，当电机振动大时会引起基础振动大，从图5可知，电机所在的基础下面是悬空的。基础在图5所示共有4个灌浆口，均没有进行填实灌浆。
图5 电机基础现场照片
9月7日对4#柱塞泵进行第二次监测，监测前对柱塞泵4＃电机基础重新找水平，由表2可知，监测电机基础上次超标的测点，此次监测振动值比上次有较大幅度下降，但仍略超过基础标准值。
柱塞泵4#电机基础有个别测点振动值超过基础标准值，原因可能是电机基础没有进行二次灌浆，从图5可知，电机所在的基础槽钢下面是悬空的，电机基础刚度较弱，建议对其进行完善。
5 柱塞泵排水管线振动监测分析
5.1 振动简介
柱塞泵4#排水管线如图6所示，一端与排水缸相连，另两端回流与出口管线接地。柱塞泵4#排水管线各测点的主要振动频率为21Hz, 参照压力管道安全性能判断表，当振动频率为21Hz时，管线振动峰-峰值小于406μm为安全运行范围，峰-峰值为406μm～838μm需要进行整改，峰-峰值大于838μm为危险范围。
7月24日进行第一次监测，数据显示柱塞泵4#排水管线部分测点振动峰-峰值较大，超过安全运行范围，表3中1、3、14测点振动峰-峰值达到需整改的范围，7、11、12、13测点振动峰-峰值达到危险范围。
图6 柱塞泵排水管线测点布置图
表3 管线测点振动峰－峰值（振动值：μm；频率：Hz）
5.2 振动分析与整改情况
柱塞泵4#排水管线振动较大的原因是管线支撑存在不合理之处所致。由图7、图8可知柱塞泵回流管线弯头较多，注塞泵属于间隙排液，管线内压力波动较大，应在弯头处和载荷集中的部位增加支撑，而且支撑的刚度应大、达到减振的作用。在图8的回流管线上阀门的前后和弯头均无支撑，图8所示的支撑1与支撑2，支撑刚度较弱，对管线的减振吸振效果较差。
9月7日进行第二次监测，监测前管线支撑进行了整改加固，对图7（图8）中的支撑1进行了加固，整改前、后的对比照片见图7、图8。由表3可知，柱塞泵4#排水管线上次监测超过安全运行范围的测点，此次监测振动值有较大幅度地下降，均降至安全运行范围。
6 结束语
针对设备存在的问题及时有效地采取措施，避免设备因振动过大，造成设备各部件损坏的事故发生，确保设备安全、平稳运行。
