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,管線容易產(chǎn)生振動。其次,當流體通過彎頭、變徑和三通時,由于流道形狀突然改變,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,機泵振動容易引起基礎(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吸收消耗,造成機泵與基礎(chǔ)共振。
2 工藝操作
通過實驗,卸油生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的振動還與工藝操作密切相關(guān),其變化規(guī)律見表3。
表3 卸油系統(tǒng)振動變化情況
操作狀態(tài)
振動變化情況
實驗油種
油品溫度升高
振動加大
海洋油
油駁油量減少
振動加大
管輸油
油罐油位升高
振動加大
管輸油
增加開機臺數(shù)
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,其流動性提高,雖有利于油泵抽吸,但隨著油品溫度升高,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。
當油駁中油量減少時,油位降低,泵的吸入高度增加,使用泵入品處真空度升高,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)生共振。
當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)系密切。高凝點或高粘度的油種,其流動性較差。加溫時,油品受熱不均勻。油泵抽吸時,負荷時大時小,排除壓力上下波動,導致機泵、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δ=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δ=15mm的杉木板,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),阻止振動向前方傳遞。
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,消除偏心質(zhì)量。
f)安裝機泵時,精心對中,減小機泵回轉(zhuǎn)軸對中誤差,并將此嚴格控制在標準范圍內(nèi)。
1.2 管線減振
a)重新布置機泵出口管線走向,減少彎頭、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δ=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δ=4mm的鋁板。
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,嚴格控制超溫卸油。
b)改變傳統(tǒng)的卸油方法,將水平的原油駁局部壓載,使原油駁傾斜一定角度,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)節(jié),使入口管線吸口沒入油中,減少機泵抽空的機會。
d)在生產(chǎn)任務(wù)緊張時,需要運行多臺機泵,應盡量運行不相鄰的機泵,減小振動的互相傳遞與疊加。
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
2001 年,通過對四號躉船實施以上減振措施,優(yōu)化工藝操作,機泵振動情況明顯好轉(zhuǎn)(見表4),設(shè)備故障次數(shù)大大減少(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,達到了預期的減振改造目的。
表4 2001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/μm
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 2001年四號躉船設(shè)備損壞情況統(tǒng)計