BB系列泵型的在线监测与诊断

BB系列泵型的在线监测与诊断

•BB系列泵型通常作为石油石化、煤化工、精细化工等行业的核心机组与关键辅机机组，用于输送大流量、中高及超高扬程的易燃易爆、有毒有害、腐蚀易漏介质，因此该泵型具有高价值、稳定性强、配套仪器完善等特点。

 •现阶段，大部分工厂对该泵型采用了DCS连锁保护，对转子振动、轴承温度、密封压力、辅助系统压力等进行连锁报警，但对于设备运行中的潜在故障预警与故障分析诊断尚有欠缺。

 •本章根据BB系列泵型的机理特性，对泵型结构、测点位置、常见故障等进行逐一介绍。

泵型分类

•BB系列泵型按照API610-12版的分类标准，依据叶轮级数、剖分方式、壳体分类、安装支撑等细分为BB1-A、BB1-B、BB2 、 BB3 、 BB4 、 BB5六种：

BB1-A

•BB1-A：单级双吸底脚安装两端支撑水平中开离心泵 

•该泵型具有轴向力自平衡、拆装检修便利、安全可靠、高效节能等特点。 

•因垂直方向有底脚支撑约束，常规运行状态下该泵型两端轴承箱处的水平振动会高于垂直振动，轴向振动最小。

BB1-B

•BB1-B：单级双吸近中心线安装两端支撑水平中开离心泵 

•该泵型具有基础支持强度高、轴向力自平衡、拆装检修便利、安全可靠、高效节能等特点。 

•因垂直方向有安装支撑约束，常规运行状态下该泵型两端轴承箱处的水平振动会高于垂直振动，轴向振动最小。

BB2

•BB2根据叶轮形式的不同可分为三种： 

•①单级、双吸、径向剖分、两端中心支撑离心泵；•②双级、首级双吸次级单吸、径向剖分、两端中心支撑离心泵； 

•③双级、双级单吸、径向剖分、两端中心支撑离心泵。 

•该泵型具有基础支持强度高、拆装检修便利、安全可靠等特点。 

•该泵型常规为上进上出的管路结构，因垂直方向有安装支撑约束，常规运行状态下该泵型两端轴承箱处的水平振动会高于垂直振动，但若发生气蚀、叶轮偏心、水力脉冲等故障，则垂直振动大于水平振动。 

•泵的非轴伸端配有一对角接触球轴承用于平衡轴向力，可根据该测点轴向振动判断转子轴向力平衡情况。

BB3

•BB3：轴向水平剖分、多级、两端支撑离心泵。泵体为蜗形体结构，叶轮采用对称布置，轴向力自动平衡。 

•该泵型具有基础支持强度高、轴向力自平衡、拆装检修便利、安全可靠等特点。出口压力最大可达30MPa。 

•因垂直方向有安装支撑约束，常规运行状态下该泵型两端轴承箱处的水平振动会高于垂直振动，轴向振动最小。

BB4

•BB4：单壳体、径向剖分、节段式、两端支撑卧式多级离心泵。 

•该泵型适用于输送清洁的或稍有污染的液体、低温或高温的液体，化学中性或有腐蚀性的液体，如供水装置、热电厂、 制冷工程、管线加压等。出口压力最大可达30MPa。 

•该泵型因垂直方向有底脚或中心支撑约束，常规运行状态下该泵型两端轴承箱处的水平振动会高于垂直振动； 

•该泵型因轴向力不平衡，需采用平衡鼓、平衡管路、轴向力轴承进行轴向力平衡约束，常规运行状态下该泵型两端轴承箱处的轴向振动小于水平振动。 

•该泵型为节段式结构，安装检修步骤较为繁琐，周期较长。

BB5

•BB5：双壳体、径向剖分、两端支撑卧式多级离心泵。 

•该泵型采用双壳体结构设计，可将整个转子部件取出更换，安装检修较为便利。出口压力最大可达30MPa。

•该泵型垂直方向有中心支撑约束，常规运行状态下该泵型两端轴承箱处的水平振动会高于垂直振动； 

•该泵型叶轮采用对称布置，轴向力基本自动平衡，常规运行状态下该泵型两端轴承箱处的轴向振动最小。

                            测点部署

•该系列泵型的相同特点为双支撑结构，设备监测测点基本一致，以BB3泵型为例：

备注：如电机与泵功率较大需采用滑动轴承，则建议采用电涡流传感器进行位移与轴心轨迹图的监测。

泵型结构

•为了更好的分析诊断泵类故障，需要对该系列泵型的内部转子结构进行深入的了解，其中水平剖分结构以BB1为例：

该泵型转子通过键将叶轮固定在在轴上，叶轮与泵体泵盖之间通过叶轮密封环和壳体密封环进行密封及替代碰磨。

两侧通过轴套进行限位，两侧均有机械密封或填料密封，通过两端的轴承平衡径向力与残余轴向力，最后通过两端锁紧螺母完成轴系固定。

•径向剖分结构以BB5为例：

该泵型转子通过键将叶轮固定在在轴上，各叶轮与各级中段之间通过叶轮口环和壳体口环进行密封及替代碰磨。靠近非轴伸端侧有平衡鼓与平衡鼓套用于平衡转子轴向力。两侧通过轴套进行限位，两侧均有机械密封或填料密封，通过两端的轴承平衡径向力与残余轴向力，最后通过两端锁紧螺母完成轴系固定。

特殊故障案例

•除以上常见故障外，该系列泵型还有可能发生的一些特殊故障案例，也可以给我们带来一些警示。

案例说明：无劣化趋势与潜在特征下发生的断轴现象

故障现象：

该泵故障前运行趋势平稳，监测频谱中除1×转频外只存在轻微的叶轮通过频率，故障发生时两端监测点位振动陡然激增。

频谱中无潜在故障特征。

故障排查：

故障发生后，系统通过即时报警短信告知到客户，用户观察到泵出口压力与运转电流迅速减小，及时停机并启动备泵替换运行。

对泵转子进行拆卸检修，发现叶轮一侧的轴套固定销未能安装夹紧到位，导致泵转子运行过程中轴套会从键位退出，泵转子径向力在叶轮与另一侧轴套的键位对接处堆积，轴横截面应力持续堆积，扭曲变形。扭曲形变过程中，因应力主要集中在键槽位置，轴整体强度未受影响，也未发生弯曲现象。因此前期不会产生振动劣化趋势，轴的内部持续扭曲形变也不会产生明显噪音，现场巡检人员难以通过振动检测仪与听针判断，直至发生断轴故障，造成恶劣影响。后经排查，用户维修班组在上一次大修拆装过程中固定销未能重装到位导致了该次故障。

未紧固到位的轴套运转过程中从键位脱离。

脱离的位置有明显的流体冲刷痕迹。

键槽横截面应力堆积扭曲形变位置。