发生共振。管线直径减小时,流体流速增大,磨擦损失增加,管线固有频率减小,管线容易产生振动。其次,当流体通过弯头、变径和三通时,由于流道形状突然改变,形成旋涡,使湍流加剧,引起管线振动。
1.3趸船
钢趸船是一个弹性体,船体局部在外激力的作用下,产生振动。机泵安装在钢趸船泵
舱舱底井字形钢架上。由于井字形钢架结构刚度较小,机泵振动容易引起基础振动。另外,钢架基础内没有填充物,惯性质量小,结构阻尼小,从机泵传来的振动不能被有效吸收消耗,造成机泵与基础共振。
2 工艺操作
通过实验,卸油生产过程中产生的振动还与工艺操作密切相关,其变化规律见表3。
表3 卸油系统振动变化情况
操作状态
振动变化情况
实验油种
油品温度升高
振动加大
海洋油
油驳油量减少
振动加大
管输油
油罐油位升高
振动加大
管输油
增加开机台数
振动加大
海洋油
两趸船共用一条进罐
振动加大
海洋油
总管线同时卸油
油品加温后,其流动性提高,虽有利于油泵抽吸,但随着油品温度升高,油品中的轻组分及其中的水分汽化增加,湍流加剧,气蚀加大,机泵、管线产生振动。
当油驳中油量减少时,油位降低,泵的吸入高度增加,使用泵入品处真空度升高,其中的油品及水分汽化加剧,产生气蚀,机泵产生振动。其次,随着油驳中油位降低,机泵入口管线的吸口不能完全没入油面下而漏气,造成机泵抽空或半抽空,负荷不稳定,排出压力不稳定,使机泵、管线产生振动。
当增加机泵运行台数时,由于各台卸油机泵通过钢架基础直接连在一起,各自产生的振动要相互传递与叠加,使振动强度加大,甚至发生共振。
当两趸船机泵共用一条进罐总管线卸油时,由于工艺条件、设备、操作都存在差异,油品排出压力、流速各不相同。当油品汇合时,要发生冲击,使管线产生振动。
3 油品性质
卸油系统振动还与油种性质有关,油种不同,其性质不同,对振动的影响也不同。其中,油品凝点、粘度与振动联系密切。高凝点或高粘度的油种,其流动性较差。加温时,油品受热不均匀。油泵抽吸时,负荷时大时小,排除压力上下波动,导致机泵、管线产生振动。
1 减振对策
1.1 机泵减振
a)用混凝土将机泵安装的空腔基础填实,增加基础惯性质量。
b)在机泵底座四周加焊6块δ=8mm加强钢板,提高钢架基础刚度。
c)在机泵基础上垫上一层δ=15mm的杉木板,增加基础阻尼,加大振动的衰减。
d)在机泵出品安装一只新型减振波纹管膨胀节,阻止振动向前方传递。
e)对螺杆泵解体检修,拆下卸油泵的主副螺杆进行平衡测试、检修,消除偏心质量。
f)安装机泵时,精心对中,减小机泵回转轴对中误差,并将此严格控制在标准范围内。
1.2 管线减振
a)重新布置机泵出口管线走向,减少弯头、变径的数量。
b)扩大机泵出口管线直径,由原来DN300增为DN400,降低压头损失。
c)增加管线吊架(支架)数量,将管线跨距由4m缩小到2.5m,提高管线固有频率。
d)提高吊架(支架)刚度,将简易吊架改为用δ=8mm钢板制作的套筒式吊架,并在管线与套筒之间内衬一层δ=4mm的铝板。
1.3 工艺操作减振
a)规定不同油种及不同季节的卸油温度指标,严格控制超温卸油。
b)改变传统的卸油方法,将水平的原油驳局部压载,使原油驳倾斜一定角度,以提高机泵入口管线吸口处的液位。
c)加强收舱阶段的吸口阀门调节,使入口管线吸口没入油中,减少机泵抽空的机会。
d)在生产任务紧张时,需要运行多台机泵,应尽量运行不相邻的机泵,减小振动的互相传递与叠加。
e)确定收油罐时,合理工艺流程,尽量选择输送距离较近和液位较低的原油罐。
2 实施效果
2001 年,通过对四号趸船实施以上减振措施,优化工艺操作,机泵振动情况明显好转(见表4),设备故障次数大大减少(见表5)。泵舱内噪音平均值降为82dB(A),最高值低于90 dB(A),工作环境明显改善,每年直接降低生产检修费用约10万元,达到了预期的减振改造目的。
表4 2001年P-401机泵振动数据
序号
测量部位
测量方向
位移值/µm
1
泵体前端
水平
32.48
2
泵体后端
水平
40.70
3
泵体前端
轴向
26.20
4
泵体后端
轴向
33.67
5
电机前端
轴向
21.10
表5 2001年四号趸船设备损坏情况统计