2024年3月19日发(作者：恭帅)
设备运维
经过对驱动端和非驱动端轴承速度频谱的分析、判断，并
结合非驱动端轴承加速度包络谱、高频加速度频谱详细论证，
推断出非驱动端轴承存在外圈及保持架故障。经过进一步分
析比较，可看出228.97Hz故障频率与228.79Hz故障频率接近，
且228.79Hz为204.1Hz故障频带有工频24.88Hz的边带频率。
结合轴流泵结构分析，驱动端采集的轴承频谱为非驱动端轴承
通过轴传递所至。同时分析出非驱动端轴承的振动加速度为
驱动端的5倍，由此排除驱动端轴承的故障，确诊非驱动端轴承
存在外圈和保持架故障。
巧设平台解决管道设计
中“袋形”问题
寇龙（中海油石化工程有限公司，山东济南
250101）
摘要：在我公司承接的某项目中，通过设置平台，有效的
解决了管道设计中“袋形”问题。增加平台后，管道布置整洁美
观，满足实际生产需要，为今后类似的配管提供了参考和借鉴。
关键词：平台；管道设计；袋形
进出塔类设备的管道，流程中往往带有调节阀组，应避免
出现“袋形”。特别是从塔底到塔底泵入口的管道在水平管段
上不得有“袋形”，应是“步步低”，以免塔底泵产生气蚀现象[1]。
在化工设计中，平台和梯子通常设置在需要操作、检修、检查、
调节和观察的场所，因此可以通过设置平台解决这个问题。在
我公司承接的某项目中，增设的中间平台上集中布置了六组
阀，有效的解决了管道出现“袋形”的问题，同时方便了工人操
作与检修，优化了管道布置。
3故障处理
按计划停泵，拆检发现轴承保持架损坏、滚珠有磨损、机械
密封泵送环磨损变形，更换机械密封和两端轴承。检修后开启
轴流泵运行正常。轴流泵振动现场无杂音，各项运行参数正
常。通过法国01dB-Stell公司APT2069频谱仪频谱仪采集数
据，Oneprod软件分析，检修后的驱动端振动速度频谱，检修后
的非驱动端轴承振动速度频谱、加速度包络谱、高频加速度谱，
可以看出未存在异常频率，频谱中主要存在工频、4倍工频和8
倍工频工频谐频，频谱以4倍谐频为主导，同时可以看出频谱平
缓，未有异常频率，由此表明轴流泵轴承运行正常。
4结语
（1）通过对轴流泵现场采集的驱动端和非驱动端轴承振动
速度频谱进行分析、判断，并结合非驱动端轴承加速度包络谱
和高频加速度频谱详细论证，判断出非驱动端轴承外圈和保持
架存在故障。轴流泵的拆检情况验证了频谱分析的结果，检修
后成功消除轴承振动故障。
（2）通过工作中对振动图谱分析需根据设备具体结构具体
分析，应正确选择好测点，且考虑到测点测得的振值不一定就
是振动最强烈的数值，在其他部位可能会有更大的振值。由循
环泵可看出轴流泵非驱动端轴承在管道内部，测得非驱动端轴
承振动1.5mm/s为通过管道介质传递的，并未超过2.8mm/s报警
值，而驱动端轴承振动达到5.3mm/s，分析为非驱动端轴承振动
存在大幅信号减弱，测得的并非实际振动值；而驱动端轴承振
动为非驱动端轴承振动传递所至。
（3）在分析问题时应多思维、多角度分析，才能消除影响正
确判断的因素，做出正确的诊断。分析过程中，频谱的分析认
为存在驱动端轴承内圈故障频率，经过进一步采集、对比、分析
及计算非驱动端轴承振动速度、加速度、高频加速度频谱，才发
现238.97Hz故障频率为203.91Hz故障频率带有工频的边带
频率。
（4）设备发生主要故障的同时可能伴有其他的故障原因，
分析主要原因的同时应不放过任一可疑故障频率，才能更全面
的分析出设备存在的各种故障。频谱分析过程中，由主要故障
频率判断出非驱动端轴承存在故障。拆检发现不仅非驱动端
轴承有故障，而且机械密封泵送环有磨损。经仔细分析频谱，
发现小于1倍工频存在许多频率杂乱、峰值不一，且主要集中在
0.55倍工频到0.78倍工频范围内的紊流故障振动成分。
（5）故障诊断的终极目标是有效防治故障，确保设备长周
期、安全稳定运行，频谱分析是故障诊断技术采用的基本方法。
一台设备的振动，可以借由其振动信号频谱的频率成分，结合
设备部件特有故障频率进行分析，推测振动是由哪些部件所造
成。由于设备各部件的特有故障频率可能相接近或重叠，在频
谱分析时必须多角度的分析，才能分析出尽可能准确的诊断。
频谱分析很需要经验技术，重在积累，才能抓住细节具体分析
出故障。作为一门新兴的工程科学技术，要实现故障诊断的终
极目标，还有很长的路需要走。
1设备布置说明
图1装置设备布置图（局部）
本装置分为四个单元：A框架（反应单元）、B框架（催化蒸
馏单元）、C框架（精馏单元）、管廊区。其中催化蒸馏塔Ⅰ（位
号：C-101）和催化蒸馏塔Ⅱ（位号：C-102）东西排布A框架和B
框架之间。塔的南侧为管廊区，一层管廊高度为EL+5.500，泵
组平行排列在管廊下。设备布置图见图1。
2工艺流程说明
催化蒸馏塔Ⅰ、Ⅱ属于催化蒸馏单元，此部分工艺流程为：
来自反应单元的反应物料经换热后进入催化蒸馏塔Ⅰ，经过提
馏，将产品与未反应的C4原料和甲醇等物质分离。催化蒸馏
34
2018年07月
设备运维
塔Ⅰ的塔底出料为产品，该物流依靠塔的压力压出，经冷却后
送往装置外产品罐区贮存。塔顶蒸出的催化蒸馏塔中间气体
进入催化蒸馏塔Ⅱ。
催化蒸馏塔Ⅱ分为两个部分：塔下部为反应段，塔上部为
精馏段。从反应单元来的甲醇分为三股，并分别经流量控制阀
进入催化蒸馏塔Ⅱ。在催化蒸馏塔Ⅱ的操作条件下，甲醇与C4
形成共沸物，共沸物从塔顶馏出。馏出物的绝大部分经催化蒸
馏塔顶空冷器冷凝，冷凝液经压力控制阀进入催化蒸馏塔回流
罐。回流罐顶不凝气体经压力控制阀放至火炬分液罐。从回
流罐中用催化蒸馏塔顶回流泵抽出冷凝液，一部分经流量调节
阀用作催化蒸馏塔Ⅱ的回流打入塔顶，一部分经回流罐的液位
调节阀调节液位后作为后续工序的进料。在催化蒸馏塔Ⅱ底
部，催化蒸馏塔中间液体经催化蒸馏塔中间泵升压后送入催化
蒸馏塔Ⅰ。
图3切断阀安装要求（单位：mm）
3.2平台梯子的设计
中间平台位于A框架、B框架以及管廊的交界处，为了连通
A、B框架，中间平台分别搭建在A、B框架最外侧的柱子上。西
侧可由A框架一层（EL+3.500）直接进入平台，东侧设直爬梯可
上到B框架一层（EL+7.000）。此外，在平台南侧与管廊之间的
空隙处设直爬梯，可由地面直接到中间平台上。
3设置平台，优化配管
根据工艺流程，本区域需要布置六组阀，分别为：分三股分
别进入催化蒸馏塔Ⅱ的甲醇管道上的流量控制阀；从催化蒸馏
塔回流罐打入催化蒸馏塔Ⅱ管道上的流量调节阀；从催化蒸馏
塔Ⅱ底部进入催化蒸馏塔中间泵管道上的切断阀；以及从催化
蒸馏塔中间泵升压后送入催化蒸馏塔Ⅰ管道上的流量调节阀。
综合考虑工人操作，检修通道以及不出现管道“袋形”，在催化
蒸馏塔的南侧，管廊的北侧设置一中间平台。
3.3最终管道布置
根据平台设置的高度和位置，配管图见图4。六组阀分布
在平台南北两侧，平台中间为操作巡检通道。其余南北方向上
的管道吊在平台梁底通过，整洁美观，解决了出现管道“袋形”
的难题。
3.1平台高度的设计
从催化蒸馏塔Ⅱ底部进入催化蒸馏塔中间泵的管道，规范
要求不得有“袋形”，以免泵出现气蚀现象，是平台高度的决定
性因素。催化蒸馏塔Ⅱ底部出口管口中心标高为EL+4.700，催
化蒸馏塔中间泵的进口标高为EL+0.730，并且工艺要求切断阀
尽可能靠近塔底出口，管道（图2蓝色管道）从塔底引出后“步步
低”至泵入口。根据切断阀的安装尺寸要求（图3），切断阀中心
距下层平台不小于700mm，最终确认平台高度为EL+4.000。
图4最终配管图，左（俯视图），右（立体图）
4结语
石油化工装置工艺管道的设计不仅要求设计人员有专业
的理论知识，还要求有丰富的工程设计经验[2]。通过设置平
台，有效的利用了空间，避免出现管道“袋形”和产生积液，使配
管更贴近实际生产。
参考文献:
[J].山东化工,2017,46(19):121-124,130.
讨[J].化工管理,2017.6:28.
[1]丁海涛.浅谈石油化工装置中塔的布置以及管道设计
[2]苏国东,张洋,贾丙轩.石油化工装置工艺管道设计探
作者简介：寇龙(1988-)，男，山东邹平人，助理工程师，硕士研究
生，从事炼油、化工管道设计工作。
图2塔底进泵管道走向
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2024年3月19日发(作者：恭帅)
设备运维
经过对驱动端和非驱动端轴承速度频谱的分析、判断，并
结合非驱动端轴承加速度包络谱、高频加速度频谱详细论证，
推断出非驱动端轴承存在外圈及保持架故障。经过进一步分
析比较，可看出228.97Hz故障频率与228.79Hz故障频率接近，
且228.79Hz为204.1Hz故障频带有工频24.88Hz的边带频率。
结合轴流泵结构分析，驱动端采集的轴承频谱为非驱动端轴承
通过轴传递所至。同时分析出非驱动端轴承的振动加速度为
驱动端的5倍，由此排除驱动端轴承的故障，确诊非驱动端轴承
存在外圈和保持架故障。
巧设平台解决管道设计
中“袋形”问题
寇龙（中海油石化工程有限公司，山东济南
250101）
摘要：在我公司承接的某项目中，通过设置平台，有效的
解决了管道设计中“袋形”问题。增加平台后，管道布置整洁美
观，满足实际生产需要，为今后类似的配管提供了参考和借鉴。
关键词：平台；管道设计；袋形
进出塔类设备的管道，流程中往往带有调节阀组，应避免
出现“袋形”。特别是从塔底到塔底泵入口的管道在水平管段
上不得有“袋形”，应是“步步低”，以免塔底泵产生气蚀现象[1]。
在化工设计中，平台和梯子通常设置在需要操作、检修、检查、
调节和观察的场所，因此可以通过设置平台解决这个问题。在
我公司承接的某项目中，增设的中间平台上集中布置了六组
阀，有效的解决了管道出现“袋形”的问题，同时方便了工人操
作与检修，优化了管道布置。
3故障处理
按计划停泵，拆检发现轴承保持架损坏、滚珠有磨损、机械
密封泵送环磨损变形，更换机械密封和两端轴承。检修后开启
轴流泵运行正常。轴流泵振动现场无杂音，各项运行参数正
常。通过法国01dB-Stell公司APT2069频谱仪频谱仪采集数
据，Oneprod软件分析，检修后的驱动端振动速度频谱，检修后
的非驱动端轴承振动速度频谱、加速度包络谱、高频加速度谱，
可以看出未存在异常频率，频谱中主要存在工频、4倍工频和8
倍工频工频谐频，频谱以4倍谐频为主导，同时可以看出频谱平
缓，未有异常频率，由此表明轴流泵轴承运行正常。
4结语
（1）通过对轴流泵现场采集的驱动端和非驱动端轴承振动
速度频谱进行分析、判断，并结合非驱动端轴承加速度包络谱
和高频加速度频谱详细论证，判断出非驱动端轴承外圈和保持
架存在故障。轴流泵的拆检情况验证了频谱分析的结果，检修
后成功消除轴承振动故障。
（2）通过工作中对振动图谱分析需根据设备具体结构具体
分析，应正确选择好测点，且考虑到测点测得的振值不一定就
是振动最强烈的数值，在其他部位可能会有更大的振值。由循
环泵可看出轴流泵非驱动端轴承在管道内部，测得非驱动端轴
承振动1.5mm/s为通过管道介质传递的，并未超过2.8mm/s报警
值，而驱动端轴承振动达到5.3mm/s，分析为非驱动端轴承振动
存在大幅信号减弱，测得的并非实际振动值；而驱动端轴承振
动为非驱动端轴承振动传递所至。
（3）在分析问题时应多思维、多角度分析，才能消除影响正
确判断的因素，做出正确的诊断。分析过程中，频谱的分析认
为存在驱动端轴承内圈故障频率，经过进一步采集、对比、分析
及计算非驱动端轴承振动速度、加速度、高频加速度频谱，才发
现238.97Hz故障频率为203.91Hz故障频率带有工频的边带
频率。
（4）设备发生主要故障的同时可能伴有其他的故障原因，
分析主要原因的同时应不放过任一可疑故障频率，才能更全面
的分析出设备存在的各种故障。频谱分析过程中，由主要故障
频率判断出非驱动端轴承存在故障。拆检发现不仅非驱动端
轴承有故障，而且机械密封泵送环有磨损。经仔细分析频谱，
发现小于1倍工频存在许多频率杂乱、峰值不一，且主要集中在
0.55倍工频到0.78倍工频范围内的紊流故障振动成分。
（5）故障诊断的终极目标是有效防治故障，确保设备长周
期、安全稳定运行，频谱分析是故障诊断技术采用的基本方法。
一台设备的振动，可以借由其振动信号频谱的频率成分，结合
设备部件特有故障频率进行分析，推测振动是由哪些部件所造
成。由于设备各部件的特有故障频率可能相接近或重叠，在频
谱分析时必须多角度的分析，才能分析出尽可能准确的诊断。
频谱分析很需要经验技术，重在积累，才能抓住细节具体分析
出故障。作为一门新兴的工程科学技术，要实现故障诊断的终
极目标，还有很长的路需要走。
1设备布置说明
图1装置设备布置图（局部）
本装置分为四个单元：A框架（反应单元）、B框架（催化蒸
馏单元）、C框架（精馏单元）、管廊区。其中催化蒸馏塔Ⅰ（位
号：C-101）和催化蒸馏塔Ⅱ（位号：C-102）东西排布A框架和B
框架之间。塔的南侧为管廊区，一层管廊高度为EL+5.500，泵
组平行排列在管廊下。设备布置图见图1。
2工艺流程说明
催化蒸馏塔Ⅰ、Ⅱ属于催化蒸馏单元，此部分工艺流程为：
来自反应单元的反应物料经换热后进入催化蒸馏塔Ⅰ，经过提
馏，将产品与未反应的C4原料和甲醇等物质分离。催化蒸馏
34
2018年07月
设备运维
塔Ⅰ的塔底出料为产品，该物流依靠塔的压力压出，经冷却后
送往装置外产品罐区贮存。塔顶蒸出的催化蒸馏塔中间气体
进入催化蒸馏塔Ⅱ。
催化蒸馏塔Ⅱ分为两个部分：塔下部为反应段，塔上部为
精馏段。从反应单元来的甲醇分为三股，并分别经流量控制阀
进入催化蒸馏塔Ⅱ。在催化蒸馏塔Ⅱ的操作条件下，甲醇与C4
形成共沸物，共沸物从塔顶馏出。馏出物的绝大部分经催化蒸
馏塔顶空冷器冷凝，冷凝液经压力控制阀进入催化蒸馏塔回流
罐。回流罐顶不凝气体经压力控制阀放至火炬分液罐。从回
流罐中用催化蒸馏塔顶回流泵抽出冷凝液，一部分经流量调节
阀用作催化蒸馏塔Ⅱ的回流打入塔顶，一部分经回流罐的液位
调节阀调节液位后作为后续工序的进料。在催化蒸馏塔Ⅱ底
部，催化蒸馏塔中间液体经催化蒸馏塔中间泵升压后送入催化
蒸馏塔Ⅰ。
图3切断阀安装要求（单位：mm）
3.2平台梯子的设计
中间平台位于A框架、B框架以及管廊的交界处，为了连通
A、B框架，中间平台分别搭建在A、B框架最外侧的柱子上。西
侧可由A框架一层（EL+3.500）直接进入平台，东侧设直爬梯可
上到B框架一层（EL+7.000）。此外，在平台南侧与管廊之间的
空隙处设直爬梯，可由地面直接到中间平台上。
3设置平台，优化配管
根据工艺流程，本区域需要布置六组阀，分别为：分三股分
别进入催化蒸馏塔Ⅱ的甲醇管道上的流量控制阀；从催化蒸馏
塔回流罐打入催化蒸馏塔Ⅱ管道上的流量调节阀；从催化蒸馏
塔Ⅱ底部进入催化蒸馏塔中间泵管道上的切断阀；以及从催化
蒸馏塔中间泵升压后送入催化蒸馏塔Ⅰ管道上的流量调节阀。
综合考虑工人操作，检修通道以及不出现管道“袋形”，在催化
蒸馏塔的南侧，管廊的北侧设置一中间平台。
3.3最终管道布置
根据平台设置的高度和位置，配管图见图4。六组阀分布
在平台南北两侧，平台中间为操作巡检通道。其余南北方向上
的管道吊在平台梁底通过，整洁美观，解决了出现管道“袋形”
的难题。
3.1平台高度的设计
从催化蒸馏塔Ⅱ底部进入催化蒸馏塔中间泵的管道，规范
要求不得有“袋形”，以免泵出现气蚀现象，是平台高度的决定
性因素。催化蒸馏塔Ⅱ底部出口管口中心标高为EL+4.700，催
化蒸馏塔中间泵的进口标高为EL+0.730，并且工艺要求切断阀
尽可能靠近塔底出口，管道（图2蓝色管道）从塔底引出后“步步
低”至泵入口。根据切断阀的安装尺寸要求（图3），切断阀中心
距下层平台不小于700mm，最终确认平台高度为EL+4.000。
图4最终配管图，左（俯视图），右（立体图）
4结语
石油化工装置工艺管道的设计不仅要求设计人员有专业
的理论知识，还要求有丰富的工程设计经验[2]。通过设置平
台，有效的利用了空间，避免出现管道“袋形”和产生积液，使配
管更贴近实际生产。
参考文献:
[J].山东化工,2017,46(19):121-124,130.
讨[J].化工管理,2017.6:28.
[1]丁海涛.浅谈石油化工装置中塔的布置以及管道设计
[2]苏国东,张洋,贾丙轩.石油化工装置工艺管道设计探
作者简介：寇龙(1988-)，男，山东邹平人，助理工程师，硕士研究
生，从事炼油、化工管道设计工作。
图2塔底进泵管道走向
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