狀態監測技術在裂解爐引風機故障診斷中的應用

呂志堅，肖光宇，馬風龍，王傳榮

（中石油獨山子石化公司設備檢修公司乙烯鉗工，新疆 獨山子 833699）

1 簡介

1.1 設備簡介

10-U-102是乙烯車間裂解爐爐頂引風機，介質為爐風，介質溫度達到95攝氏度，風機結構為懸臂式離心式風機，通過電機直連驅動，電機轉速980r/min。設備結構如圖1。

圖1 風機概貌圖

1.2 故障特征

2017年9月21日，10-U-102裂解爐引風機出現聲音異常，發出聲音的部位在葉輪靠近軸承部位，聲音特征為嘯叫聲并且聲音較大。9月22日對其利用BH550離線系統、CMJ-10沖擊脈沖儀、VM-63和現場點檢進行了故障診斷。

2 故障診斷過程及原因分析

2.1 VM-63檢測數據分析（表1）

2.2 BH550振動圖譜分析

（1）從圖2中可以看出：2218K軸承測點，振動速度通頻較小，但振動頻率分量中，明顯存在近100Hz頻率分量，此分量及其倍頻分量延伸至2000H2以上，占據通頻值幾乎全部幅值。時域波形圖顯示，波形毛躁，波峰波谷呈無規律排列，重復性差。

表1 VM-63檢測數據

圖2 振動速度波形頻譜圖

（2）從圖3、圖4中可以看出：①從加速度波形圖可以看到振動幅值非常大，垂直方向大于水平方向，峰值達到82mm/s2，嚴重超標（標準30mm/s2以下）。②從加速度頻譜圖中可以清楚看到，存在近似100Hz振動分量及其倍頻分量，延伸至數千赫玆，并且1200Hz以下，奇數倍頻幅值小與偶數倍頻；1200Hz以上，奇數倍頻幅值大于偶數倍頻，峰值出現在2378.13Hz。

圖3 振動加速度波形頻譜圖

圖4 自動尋峰后的加速度頻譜圖

2.3 軸承故障頻率（表2）

表2 滾動軸承故障特征頻率

2.4 故障分析診斷

風機振動速度值較小，但聯軸器端振動加速度值已超標，非聯軸器端加速度值偏大。聯軸器端（2218K）及非聯軸器端（22218K）雖然故障頻率不同，但各測點均存在接近100Hz振動分量及其倍頻分量，占據主要振動通頻幅值，各測點峰值依次為：2218K測點水平、垂直均在2378.13Hz；22218K測點水平990.63Hz，垂直測點693.75Hz。

根 據 2378.13Hz=24×99.1Hz，990.63Hz=10×99.1Hz，693.75Hz=7×99.1Hz，所有峰值及倍頻分量均顯示為99.1Hz倍頻，與2218K軸承外圈故障頻率倍頻完全吻合。

CMJ-10沖擊脈沖儀測量結果：2218K紅區（HR=36，LR=32），22218K 黃 區（HR=22，LR=28）。

2.5 診斷結論

根據BH550檢測數據：設備故障頻率峰值與軸承2218K外圈故障頻率倍頻吻合，并且幅值超標，判斷軸承2218K（聯軸器側）外圈故障引起加速度超標；22218K檢測頻率與2218K軸承外圈故障頻率吻合，判斷22218K（非聯軸器側）無故障，受2218K故障軸承影響，引起加速度值增大。根據CMJ-10檢測結果，判斷聯軸器側軸承2218K存在故障，風機聲音異常，判斷由軸承故障引起。

2.6 診斷建議

建議：風機立即停機檢修，更換軸承及襯圈。

3 設備解體檢修與診斷結果驗證

根據狀態監測診斷結果與建議，分廠機動迅速決定停爐檢修爐頂風機。經過一天半的燒焦和停爐操作，檢修人員對裂解爐引風機進行了解體檢修，檢修重點是檢查更換前、后端滾動軸承，檢查結果如下：聯軸器端軸承2218K外圈滾道磨損嚴重，出現溝槽（如圖5）；溝槽深度較深，軸向分布在軸承外圈滾珠滾道部位，呈連續凹坑狀，連續延伸弧長1/3圓周，主要集中在軸承正下方。也驗證了垂直加速度遠遠大于水平加速度的故障特征。

圖5 2218K外圈磨損圖

4 狀態監測技術精準判斷設備故障的意義

第一，通過使用狀態監測設備對現場設備故障進行診斷，及時準確作出故障判斷，有利于生產裝置及時作出設備檢修計劃，安排相應的工藝操作，節省檢修停工時間，增加生產效益。第二，及時準確的判斷設備故障可以避免設備故障的進一步惡化，減少設備損傷和設備檢修難度，節省設備配件費用和檢修人力支出。第三，科學利用狀態檢測技術，評估設備運行狀態，診斷設備故障，實現預知維修是設備管理工作的目標。