狀態監測診斷技術在炭黑生產設備中的應用

王俊杰 魏 平

作者通聯：魏 平 新疆塔里木炭黑有限責任公司 新疆庫爾勒市新城區石化大道 841001

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1.概述

炭黑生產的特點是連續性強、自動化程度高,轉動設備在企業中屬關鍵設備,這類設備機械結構雖不復雜，但數量較多，轉速較高,各設備之間相互聯系密切,運行期間只要一臺設備出現故障停車,都將影響生產的正常進行。采用定期維修制,常常出現設備過度維修或事后維修,造成維修成本較高,為此，公司購買了離線式設備狀態點檢儀和數據采集器，對設備實施狀態監測與診斷，使設備管理逐步由定期維修向預知維修、狀態維修轉化。

在狀態監測與故障診斷中，不管采用何種信號處理方法，都要求設置預警值或報警值，以及時反映出設備運行狀況。因此，科學、合理制定診斷標準非常重要，診斷標準可分為絕對標準、相對標準和類比標準。公司較多采用的是類比標準方法，即對數臺機型、規格相同的設備，在相同條件下，對同一部位進行測定，通過對測定值進行比較判定設備是否正常。

在監測中將設備的運行狀況分為三個等級，即正常、注意、異常，“ 正常”時設備可以放心使用，但要做好設備的日常保養和經常檢查；“ 注意”表明設備點檢數據已超出公司規定的設備故障判定相對標準或類比狀態標準，應加強監測頻次；“ 異常”為設備處于危險運行狀態，應做好設備的應急防范措施，隨時準備停機。

圖1 GB306 主袋反吹風機構成及測點布置

表1 GB306 風機振動監測數據

2.應用實例

例1 公司GB306 主袋反吹風機（圖1）為一類設備，測點布置在兩端軸承處。在2006年設備計劃檢修時對其中的兩個軸承進行了更換，2006年10月20日投入運行，2006年11月20開始監測數據突然發生變化，見表1。測點1 運行趨勢見圖2。

按國際標準ISO 2732 判定，測點1的振動速度（有效值）符合設備的正常運行要求，同時也符合公司的內控監測要求，但是從高頻沖擊值及高頻沖擊平均值數據分析（專用軸承運行監測儀），運行的軸承故障明顯，運行趨勢圖表明，軸承劣化趨勢明顯，加強對其運行監控頻次，同時做好設備的應急預案，進行有計劃的停車。拆解設備發現軸承外圈有一20mm×10mm×0.3mm的坑，分析原因為軸承安裝不到位，安裝時沒有調整好軸承的間隙。通過監測采取了必要措施，避免因設備發生突發性故障造成損失。2006年12月06日停機維修，更換軸承后設備運行趨勢恢復正常。

例2 GB305 炭黑風送風機（一類設備） 監測點分置與GB306（圖1）相同，2009年10月檢修后，采用設備三級監測狀態（每班監測、每周監測、每月監測），設備一直處于正常運行狀態。運行半年后2010年5月20日設備出現異常，設備振動值開始逐漸加大，已超過設備的正常使用要求，處于危險運行狀態，同時軸承加速度值也有所加大，但軸承的其他監測值（高頻沖擊值和高頻平均沖擊值）變化不大（表2）。

從表2 看，高頻沖擊值和高頻平均沖擊值顯示軸承本身的故障可能性不大；振動速度值及加速度值分析，設備振動加大，軸承存在一定的故障因素；從設備振動頻譜（圖2）及時域圖分析，振動值集中在1倍、12 倍頻（葉輪通過頻率），并伴有2 倍、3倍頻出現，時域圖為明顯的正弦波形（典型的不平衡特征），說明設備有一定的松動現象，葉輪可能出現了一定損傷。綜合以上因素，判斷為風機葉輪存在動不平衡。

根據表2 數據分析，設備振動值在增大到一定值后，不再有增加的趨勢，為此，將問題及時反映給生產區，做好設備相應防護措施，緊固螺栓。處理后設備振動有所降低，建議在保證正常生產的同時，加強設備運行監測力度，適當降低生產負荷。

表2 GB305 風機測點1 振動監測數據

圖2 GB306 主袋反吹風機測點1 運行趨勢圖

圖3 GB305 炭黑風送風機振動頻譜圖

2010年10月10日年度檢修，發現GB305 風機葉片有一處20mm 長裂紋，同時軸承外圈配合間隙過大，軸承外圈與軸承座配合為0.3mm，軸承并未損傷，設備的振動源主要來自軸承與軸承座之間的配合和葉輪的損傷，與上述設備運行時的診斷基本吻合，對軸承座進行更換和葉輪修復，安裝調試，振動數據監測正常。