生產(chǎn)中（卸油）振動現(xiàn)象分析與對策

1、個體防護生產(chǎn)中（卸油）振動現(xiàn)象分析與對策 安慶石化廠港貯公司原油碼頭設(shè)有5個生產(chǎn)泊位(均為鋼制浮動式躉船)，擔(dān)當(dāng)著安慶石化廠400萬t/a原油的卸油生產(chǎn)任務(wù)。隨著安慶石化廠原油加工力量的不斷提升鳳及原油品種的多樣化，卸油生產(chǎn)振動與噪音現(xiàn)象日益突出，并給生產(chǎn)、平安、環(huán)保、健康都帶來了肯定危害。2000年，公司對四號躉船設(shè)備故障狀況進行了統(tǒng)計，數(shù)據(jù)見表1。 表1 四號躉船2000年設(shè)備故障狀況統(tǒng)計 序號 設(shè)備名稱 損壞數(shù)量 實際壽命 正常壽命 1 防爆燈 150只 3個月 12個月 2 膨脹節(jié) 6只 6個月 18個月 3 泵出口管線焊縫 拉裂4次 4 泵出口管線吊架 拉斷6次 5 儀表線接頭 松脫

2、15次 表1統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，機泵出口管線膨脹節(jié)使用奉命縮短了2/3;泵艙防爆燈使用壽命縮短了3/4;泵出口管線、管線吊架、儀表線等的焊縫被振(拉)裂的次數(shù)頻繁;同時，伴隨振動產(chǎn)生的噪音平均值超過90dB(A)，超過國家標(biāo)準(zhǔn)。這些不僅直接造成了經(jīng)濟損失，同時還危及到公司的平安生產(chǎn)和現(xiàn)場操作工的身心健康。 因此，分析卸油生產(chǎn)中振動產(chǎn)生的緣由，實行相應(yīng)的減振措施，對改善工作環(huán)境，提高公司的卸油效率，確保平安生產(chǎn)具有非常重要的意義。 卸油生產(chǎn)工藝流程如圖1所示，主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)為： 原油駁 載 重：3 000t或5 000t; 鋼躉船 長寬高：90m14m3.3m; 螺桿泵 型 號：2JBF192112

3、; 原油罐 罐 容：12 000m3或23 0003 出口管線 公稱直徑：300mm，長度：8001 000m 圖1 卸油系統(tǒng)組成(示意) 1 工藝設(shè)備 1.1 機泵 每條躉船均安裝有4臺(套)卸油螺桿泵。減振改造前，通過對四號躉船P-401機泵 振動測試，顯示機泵振動較大，且螺桿泵本體振動位移高于電機振動位移，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。 表2 減振改造前P-401機泵振動數(shù)據(jù)(2000年) 序號 測量部位 測量方向 位移值/m 1 泵體前端 水平 87.90 2 泵體后端 水平 100.70 3 泵體前端 軸向 65.20 4 泵體后端 軸向 105.00 5 電機前端 軸向 60.10 螺桿泵與電機

4、都屬于回轉(zhuǎn)機械。螺桿泵與電機安裝時，回轉(zhuǎn)軸對中偏差超過允許值50m，兩回轉(zhuǎn)軸變形，使運動副中形成周期變化的附加力，引起機泵和基礎(chǔ)振動。其次，在卸油生產(chǎn)過程中，由于原油中存在機械雜質(zhì)，使螺桿產(chǎn)生不勻稱磨損，形成偏心質(zhì)量，產(chǎn)生周期變化的偏心力，引起機泵和基礎(chǔ)振動。 1.2 管線 在對各躉船卸油出口管線振動測試中，離機泵距離越遠。其振動幅度越小，并且衰減很快，說明管線主要做受迫振動，而管線振動與其自身外形、尺寸及布置方式親密相關(guān)。當(dāng)管線固有頻率與油品脈動頻率或機泵振動頻率接近時，管線發(fā)生共振。管線直徑減小時，流體流速增大，磨擦損失增加，管線固有頻率減小，管線簡單產(chǎn)生振動。其次，當(dāng)流體通過彎頭、變徑和

5、三通時，由于流道外形突然轉(zhuǎn)變，形成旋渦，使湍流加劇，引起管線振動。 1.3躉船 鋼躉船是一個彈性體，船體局部在外激力的作用下，產(chǎn)生振動。機泵安裝在鋼躉船泵 艙艙底井字形鋼架上。由于井字形鋼架結(jié)構(gòu)剛度較小，機泵振動簡單引起基礎(chǔ)振動。另外，鋼架基礎(chǔ)內(nèi)沒有填充物，慣性質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)阻尼小，從機泵傳來的振動不能被有效汲取消耗，造成機泵與基礎(chǔ)共振。 2 工藝操作 通過試驗，卸油生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的振動還與工藝操作親密相關(guān)，其變化規(guī)律見表3。 表3 卸油系統(tǒng)振動變化狀況 操作狀態(tài) 振動變化狀況 試驗油種 油品溫度上升 振動加大 海洋油 油駁油量削減 振動加大 管輸油 油罐油位上升 振動加大 管輸油 增加開機臺數(shù)

6、 振動加大 海洋油 兩躉船共用一條進罐 振動加大 海洋油 總管線同時卸油 油品加溫后，其流淌性提高，雖有利于油泵抽吸，但隨著油品溫度上升，油品中的輕組分及其中的水分汽化增加，湍流加劇，氣蝕加大，機泵、管線產(chǎn)生振動。 當(dāng)油駁中油量削減時，油位降低，泵的吸入高度增加，使用泵入品處真空度上升，其中的油品及水分汽化加劇，產(chǎn)生氣蝕，機泵產(chǎn)生振動。其次，隨著油駁中油位降低，機泵入口管線的吸口不能完全沒入油面下而漏氣，造成機泵抽空或半抽空，負荷不穩(wěn)定，排出壓力不穩(wěn)定，使機泵、管線產(chǎn)生振動。 當(dāng)增加機泵運行臺數(shù)時，由于各臺卸油機泵通過鋼架基礎(chǔ)直接連在一起，各自產(chǎn)生的振動要相互傳遞與疊加，使振動強度加大，甚至發(fā)

7、生共振。 當(dāng)兩躉船機泵共用一條進罐總管線卸油時，由于工藝條件、設(shè)備、操作都存在差異，油品排出壓力、流速各不相同。當(dāng)油品匯合時，要發(fā)生沖擊，使管線產(chǎn)生振動。 3 油品性質(zhì) 卸油系統(tǒng)振動還與油種性質(zhì)有關(guān)，油種不同，其性質(zhì)不同，對振動的影響也不同。其中，油品凝點、粘度與振動聯(lián)系親密。高凝點或高粘度的油種，其流淌性較差。加溫時，油品受熱不勻稱。油泵抽吸時，負荷時大時小，排解壓力上下波動，導(dǎo)致機泵、管線產(chǎn)生振動。 1 減振對策 1.1 機泵減振 a)用混凝土將機泵安裝的空腔基礎(chǔ)填實，增加基礎(chǔ)慣性質(zhì)量。 b)在機泵底座四周加焊6塊=8mm加強鋼板，提高鋼架基礎(chǔ)剛度。 c)在機泵基礎(chǔ)上墊上一層=15mm的杉

8、木板，增加基礎(chǔ)阻尼，加大振動的衰減。 d)在機泵出品安裝一只新型減振波紋管膨脹節(jié)，阻擋振動向前方傳遞。 e)對螺桿泵解體檢修，拆下卸油泵的主副螺桿進行平衡測試、檢修，消退偏心質(zhì)量。 f)安裝機泵時，細心對中，減小機泵回轉(zhuǎn)軸對中誤差，并將此嚴(yán)格掌握在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。 1.2 管線減振 a)重新布置機泵出口管線走向，削減彎頭、變徑的數(shù)量。 b)擴大機泵出口管線直徑，由原來DN300增為DN400，降低壓頭損失。 c)增加管線吊架(支架)數(shù)量，將管線跨距由4m縮小到2.5m，提高管線固有頻率。 d)提高吊架(支架)剛度，將簡易吊架改為用=8mm鋼板制作的套筒式吊架，并在管線與套筒之間內(nèi)襯一層=4mm的鋁

9、板。 1.3 工藝操作減振 a)規(guī)定不同油種及不同季節(jié)的卸油溫度指標(biāo)，嚴(yán)格掌握超溫卸油。 b)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的卸油方法，將水平的原油駁局部壓載，使原油駁傾斜肯定角度，以提高機泵入口管線吸口處的液位。 c)加強收艙階段的吸口閥門調(diào)整，使入口管線吸口沒入油中，削減機泵抽空的機會。 d)在生產(chǎn)任務(wù)緊急時，需要運行多臺機泵，應(yīng)盡量運行不相鄰的機泵，減小振動的相互傳遞與疊加。 e)確定收油罐時，合理工藝流程，盡量選擇輸送距離較近和液位較低的原油罐。 2 實施效果 2021 年，通過對四號躉船實施以上減振措施，優(yōu)化工藝操作，機泵振動狀況明顯好轉(zhuǎn)(見表4)，設(shè)備故障次數(shù)大大削減(見表5)。泵艙內(nèi)噪音平均值降為82dB(A),最高值低于90 dB(A)，工作環(huán)境明顯改善，每年直接降低生產(chǎn)檢修費用約10萬元，達到了預(yù)期的減振改造目的。 表4 2021年P(guān)-401機泵振動數(shù)據(jù) 序號 測量部位 測量方向 位移值/m 1 泵體前端 水平 32.48 2 泵體后端 水平 40.70 3 泵體前端 軸向 26.20 4 泵體后端 軸向 33.67 5 電機前端 軸向 21.10 表5 2021年四號躉船設(shè)備損壞狀況統(tǒng)計 序號 設(shè)備名稱 損壞數(shù)量 實際壽命 正常壽命 1 防爆燈 25只 10個月 12個月 2 膨脹節(jié) 0只 18個月 18個月 3 出口管線焊縫 拉裂0次 4