淺析狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的應(yīng)用

姜永亮 劉延軍 陳立峰 甄玉凱

（1、黑龍江省大慶石化公司塑料廠全密度一車間，黑龍江 大慶 163714 2、黑龍江省大慶石化公司腈綸廠聚合車間，黑龍江 大慶 163714 3、黑龍江省大慶石化公司腈綸廠毛條一車間，黑龍江 大慶 163714)

1 前言

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)體現(xiàn)的是主動維修的思想,我們在實際的應(yīng)用中一定要所創(chuàng)新、有所突破，不在乎形式,而重在效果，真正發(fā)揮設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的作用。

在日趨大型化現(xiàn)代化的石油化工生產(chǎn)裝置中，一旦某臺設(shè)備出現(xiàn)故障，就有可能引起整個裝置癱瘓，從而造成重大經(jīng)濟損失。因此針對設(shè)備狀態(tài)，注重隨時監(jiān)視設(shè)備運行狀況，從而正確地分析和診斷，能夠有效的預(yù)防和消除故障及事故的發(fā)生。

2 設(shè)備診斷技術(shù)

設(shè)備診斷技術(shù)主要是利用科學(xué)的檢測手段，檢測設(shè)備的現(xiàn)實狀況和參數(shù)，通過對參數(shù)進行分析，從而判定產(chǎn)生故障的部位和原因，甚至預(yù)測設(shè)備的未來性能。

2.1 基本原理

設(shè)備診斷技術(shù)是利用被診斷的對象提供的一切有用的信息，經(jīng)過分析處理以獲得最能識別設(shè)備狀態(tài)的特征參數(shù)，以便作出正確的診斷結(jié)論。機器設(shè)備運行時產(chǎn)生多種信息，當(dāng)其功能逐漸劣化時，就出現(xiàn)相應(yīng)的異常信息，如機器的狀態(tài)變化而產(chǎn)生的異常振動、噪聲、溫度等機械信號;機器劣化過程產(chǎn)生的磨損微粒、油液及氣體成分變化的化學(xué)信號等。利用檢測儀器對最敏感的故障特征信號進行狀態(tài)監(jiān)測，作出正確的分析和診斷，可以及時預(yù)測機器設(shè)備可能發(fā)生的故障。

2.2 設(shè)備診斷技術(shù)的分類

2.2.1 簡易診斷技術(shù)

簡易診斷技術(shù)主要是指測定設(shè)備的某個較為單一的特征參數(shù)以判斷其狀態(tài)是否正常。簡易診斷技術(shù)對對人員技術(shù)素質(zhì)要求不高，通常簡單培訓(xùn)即可操作和運用，在實際生產(chǎn)中，通常和設(shè)備的日常檢查和定期檢查結(jié)合進行。一般應(yīng)用便攜式簡易測溫儀和測振儀進行檢測。由于簡易診斷技術(shù)儀器簡單，易操作，所以應(yīng)大力推廣。

2.2.2 精密診斷技術(shù)

定期檢測或設(shè)備出現(xiàn)異常情況時，通常要準確地判定具體原因，就需要借助精密診斷，通常精密檢測，通常可以對設(shè)備故障產(chǎn)生的原因、部位以及嚴重程度進行分析做出判斷。如對機械設(shè)備的振動診斷，目的是要了解故障產(chǎn)生的部位及嚴重程度，指出故障產(chǎn)生的原因，預(yù)測其發(fā)展，以作為狀態(tài)監(jiān)測維修的依據(jù)。這種診斷方法由于精密診斷技術(shù)要求高，操作人員需要有專門的知識或培訓(xùn)，故要有計劃地逐步開展。同時診斷時需要處理大量數(shù)據(jù)，通常要利用計算機來進行準確的計算。

3 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及監(jiān)測手段

3.1 狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是對運行中的設(shè)備其狀態(tài)的變化進行的定期檢測，以隨時監(jiān)視設(shè)備的運行狀況，合理安排維修計劃，防止發(fā)生突發(fā)故障，掌握劣化規(guī)律，確保設(shè)備的正常運行。

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測所獲得的數(shù)據(jù)、資料是設(shè)備技術(shù)診斷的依據(jù)，其數(shù)據(jù)的精確度對狀態(tài)監(jiān)測是診斷有著決定性的作用。

3.2 狀態(tài)監(jiān)測的類型和技術(shù)

按狀態(tài)監(jiān)測時設(shè)備運行狀態(tài)通常可以分成兩大類:一是監(jiān)測時無需設(shè)備停止運轉(zhuǎn)，通常稱為在線監(jiān)測；另一種需要設(shè)備停機。按第一種方式監(jiān)測時，設(shè)備的產(chǎn)量可以不受損失，而按第二類方式監(jiān)測時，就需要利用某些設(shè)備在生產(chǎn)使用中定期停機或切換時進行；而按監(jiān)測所用手段來分，狀態(tài)監(jiān)測可分為動態(tài)監(jiān)測和靜態(tài)監(jiān)測兩類。動態(tài)的監(jiān)測包括溫度監(jiān)測、頻閃觀察、應(yīng)力應(yīng)變分析、聲發(fā)射技術(shù)、腐蝕監(jiān)測、振動監(jiān)測、油樣分析等。靜態(tài)的監(jiān)測包括目視檢查裂紋探測、厚度測量、X射線法和激光測量法等。

本方簡要介紹一下溫度監(jiān)測和振動監(jiān)測。

3.3 溫度監(jiān)測

機器設(shè)備長時間運轉(zhuǎn)后，整體或局部的溫度都將升至一定值，通常摩擦部位溫度的異常變化是故障的明顯標(biāo)志，異常的高溫往往表示故障已很嚴重。如軸承溫度若超過標(biāo)準值10℃，壽命將縮短50%。而很多設(shè)備對溫度的要求會更高，如某工廠的聚合反應(yīng)釜的溫度嚴格控制在60±0.5℃，零點幾度的偏差將會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

3.3.1 溫度監(jiān)測裝置

（1）接觸式傳感器：熱電偶溫度計、水銀或酒精溫度計、電阻溫度計等都有一個接觸式傳感器。由于傳感器本身對被測表面的溫度會有干擾，所以感溫元件應(yīng)盡量小，如果條件允許，最好同被測表面連接為同一整體，以確保感溫元件與被測表面之間的良好接觸。

（2）非接觸式傳感器：主要是利用輻射能量來推算被測物體的溫度，常用的有以下幾種：一種舊光學(xué)高溫計：當(dāng)溫度升至500℃左右輻射即進入可見光的頻率范圍。將灼熱物體或氣體的顏色與一加熱燈絲作對比，就能測出溫度值，其誤差<2%。另一種是輻射高溫計：利用熱電元件或硫化鉛元件測量發(fā)熱表面的輻射能，精度2%，溫度范圍為20-3800℃。

（3）其它的測量設(shè)備：如測溫漆、測溫片和測溫筆。當(dāng)被測物的測溫精度要求不高時，可以使用測溫漆、測溫筆或測溫片，通過它們顏色的改變及時間來判斷溫度的高低。

3.3.2 溫度監(jiān)測的作用

溫度監(jiān)測通常可以用來判斷以下故障:

軸承損壞。由于軸承中的滾動元件損壞、接觸面擦傷等原因，導(dǎo)致發(fā)熱量增加。發(fā)熱的量增加將使軸承座的表面溫度升高，這種溫度的升高可用熱電偶等測溫傳感器測出。

冷卻系統(tǒng)故障。潤滑或冷卻系統(tǒng)的故障會使熱量的散發(fā)途徑受阻，從而導(dǎo)致機件的表面溫度升高。如管路、閥門或濾清器堵塞，熱交換器損壞等原因。

有害物質(zhì)積聚。長期運行后，煙道結(jié)焦或管內(nèi)生成水垢，鍋爐生成腐蝕性副產(chǎn)物等。由于這種有害物質(zhì)的積聚，形成隔熱層，會使表面溫度的分布發(fā)生變化，故可用溫度檢測裝置測出。

3.4 振動監(jiān)測

正常情況下，機械振動的位移、速度、加速度、頻率和相位等振動參數(shù)基本是穩(wěn)定的，當(dāng)振動強度達到或超過某一限度時，即表明機械部分出了故障，不同的機械故障經(jīng)起的振動現(xiàn)象各有特征。運用現(xiàn)代信號處理技術(shù)可以從測量結(jié)果提取有用信息，迅速找出故障的根源。

在機械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)中，振動監(jiān)測及診斷技術(shù)是普遍采用的基本方法。在工業(yè)領(lǐng)域中，機械振動是普遍存在并作為衡量設(shè)備狀態(tài)的重要指標(biāo)之一。當(dāng)機械內(nèi)部發(fā)生異常時，隨之會出現(xiàn)振動加大。在機器、零部件及基礎(chǔ)等表面能感覺到或能測量到的振動，往往是某一振動源在固體中的傳播，而振動源的存在，又大都對應(yīng)著設(shè)備的設(shè)計、材料或使用缺陷。例如零件原始制造誤差，運動副之間的間隙，零件間的滾動及相互摩擦，或者回轉(zhuǎn)機件中產(chǎn)生的不平衡或沖擊等等，都是設(shè)備的可能振源。

由于振動診斷的理論和測量方法都比較成熟，診斷結(jié)果準確可靠，便于實施等，受到人們的普遍關(guān)注，在故障診斷體系中居主導(dǎo)地位，目前已廣泛地應(yīng)用于各種設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷中。

結(jié)束語

隨著石油化工設(shè)備的大型化、集中化、高速化、連續(xù)化和自動化，突發(fā)的故障停機造成的損失越來越大。由于大多數(shù)設(shè)備、備件的故障間隔離散性較大，定期維修不可避免地會造成較高的維修成本和較多的設(shè)備機器失效，因此做到預(yù)知維修非常重要，主動地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，把事故消滅在萌芽狀態(tài)，能有效降低維修成本，降低事故停機率，因而具有很高的投資收益比。

[1]徐成倡，劉伯英.工廠設(shè)備管理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1984.532.

[2]汪必忠.生產(chǎn)設(shè)備管理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1991.129.

[3]嚴璋，朱德恒.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)[M].中國電力出版社，2009.