機泵振動狀態監測提升設備預知維修管理水平

黃綠洲

摘要：隨著經濟和科技水平的快速發展，石油化工企業主設備基本通過計劃性定期維護、事后維護等模式進行設備管理。定期計劃維修，即三年一大修，兩年一中修，一年一小修，這種模式是典型的以犧牲成本換取設備穩定，維護缺乏科學性和針對性。隨著企業規模擴大，設備同時存在使用頻率、服役年限和規格型號等差異化現狀，如繼續沿用計劃性維護管理，往往會造成許多無效維護，造成浪費。設備維護目的是使設備長期處于穩定、高效、安全的運行狀態，而如何盡可能降低維修費用是又一個問題。但是，設備無論怎么維護，總有損壞停運的可能，如果停運即要事后維修來保證設備再次運行，即預防維護和事后維修總存在著最優的選擇。對于油庫主設備高使用率和零部件復雜性，故障風險大于維修風險，應采用預防維修為主，以防止設備故障造成停機，減少油庫運行風險，降低維修費用。

關鍵詞：機泵振動;原因分析;狀態監測;設備預知維修

引言

振動作為機泵常見的不穩定工況，會損耗或損壞機泵形成安全隱患。分析機泵常見振動問題，對裝置中機泵應用狀態監測技術進行狀態監測數據管理、數據分析及故障診斷，捕捉設備運行隱患，做到機泵在振動初期及時發現并采取相應的預防措施，全面提升設備預知維修管理水平，對設備長周期安全運行及玉門煉廠降本增效起到了良好效果。

1異常振動原因

在石油化工生產裝置中，機泵輸送的流體多為液體或泥漿類流體，通過給流體加壓而達到長距離或高壓、高速輸送的目的。其在轉動過程中經常出現幾種常見的故障現象，異常振動在這些異常現象中較為常見。機泵異常振動的原因通常有以下幾種。（1）吸入口堵塞或不通暢造成吸入困難。解決辦法：在吸入口加裝濾網，并且在運行前后加裝反沖洗裝置，保證吸入流體無雜質。（2）吸入管或排出管螺栓未擰緊，運行過程中發生振動。在運行過程中，要加強巡檢，發現異常及時處理。（3）葉輪動不平衡造成的徑向振動。在泵檢修的過程中，要做葉輪動平衡檢測，以確保葉輪整體質量分布均勻。（4）流體介質工況發生變化導致葉輪軸向振動。要求操作人員平穩操作，嚴格執行操作規程，并且做好應急預案，避免非計劃停車。（5）滾子軸承或深溝球軸承變形或滾動體損壞造成的徑向振動;推力球軸承損壞造成的軸向振動。這兩種振動的解決辦法：要嚴格控制軸承質量，從正規廠家購買;安裝時，涂抹好潤滑脂或向軸承箱內加注規定液位和規定牌號的潤滑油。

2機泵振動風險管控措施

2.1加強機泵狀態檢測管理

要求各屬地單位機泵操作工用VM63（或BH550）測振儀開展機泵運行監測，每天對運行機泵進行1次全面檢測巡檢且做好檢查記錄，遇到異常情況根據設備重要程度及時聯系屬地單位設備管理人員和機修維修人員開展診斷工作。要求各屬地單位設備技術人員用VM63（或BH550）測振儀開展機泵運行監測，每天對運行機泵進行1次離線檢測，每周一18：00前將上周監測數據進行匯總，監測數據以本周實測最高值上報機動科。運維單位機修車間巡檢人員每周用VM63（或BH550）測振儀對全廠運行機泵進行1次全面狀態檢測巡檢且做好記錄，遇到異常情況根據設備重要程度及時聯系屬地單位設備管理人員和機修技術人員開展診斷工作。運維單位機修車間技術主管帶領技術人員每周用VM63（或BH550）測振儀對全廠塔底泵及高危泵進行1次全面狀態檢測巡檢且做好檢查記錄，每周一18：00前將上周監測數據進行匯總，且出具分析報告，對振動超標設備及時與屬地單位溝通處理解決。機動科轉動設備管理崗位及時匯總每周運行機泵的振動數據，組織機修技術主管、技術人員對振動監測數據超標的屬地單位設備進行現場會診，幫助屬地單位分析問題，提出解決問題的短期、長期治理方案，同時利用中油即時通平臺及時將問題進行通報。

2.2機泵振動檢測

其基本原理為通過希爾伯特變換將原信號變換為解析信號，此解析信號即構成包絡信號。設內圈滾道回轉頻率為fi（即軸的頻率），滾動體在外圈滾道上的通過頻率為foc，滾動體在內圈滾道上的通過頻率為fic，滾動體公轉頻率為fcase，滾動體自傳頻率為froller。假設滾動軸承的外環固定在軸承座上，只有內環隨軸一起以頻率fi旋轉，并做以下假設：滾道與滾動體之間無滑動;徑向軸向受載荷是平衡的;軸承各部分元件無變形。根據幾何學條件，可得軸承的各故障特征頻率如下，其中D為軸承節徑，d為滾動體直徑，α為滾動軸承接觸角，取0，z為滾動體數。

2.3軸承損壞處理方案

機泵停機檢修，軸承拆解后發現滾動體、軸承內外滾道有明顯剝落現象。兩軸承內圈受推面剝落尤其嚴重，軸承內圈與軸配合面存在燒結。該軸承品牌為SKF，技術協議壽命24000h，該型號軸承用于其他同類型機組，未出現短期損壞現象，可排除軸承質量問題。機泵運行期間設備潤滑良好，油質合格。機泵高振動前一段時期內工藝參數未做調整，排除油品質量及工藝操作波動影響。值得關注的是，該泵非驅動端軸承箱自投運以來溫度始終偏高，約為68℃。分析引起軸承損壞的主要原因如下。（1）安裝問題造成的對中不良，軸承座定位有偏差，兩軸承座中心不在一條線上。（2）原始制造問題，平衡鼓盤尺寸核算偏差，機泵軸向力無法良好平衡，非驅動端軸承始終承受較大的軸向力。機泵返制造廠檢修，重新核算軸向力，調整平衡鼓盤間隙。更換新軸承后，設備運行平穩，經近2年校核運行，機泵振動烈度1.8mm/s，軸承加速度10～20m/s2，非驅動端軸承箱溫度穩定在50℃左右。

2.4傳感模塊

本系統中所使用的傳感模塊為智能測振傳感器，是系統的關鍵設備之一，多用于水泵、鼓風機、通風機、空壓機等設備的振動狀態監測和溫度狀態監測。該智能測振傳感器通過將振動、溫度、壓力等模擬信號轉換成數字信號，再上送給邊緣網關，可廣泛應用于工業設備現場在線監測。該智能測振傳感器能以最小1min的間隔上傳數據，數據內容包括三軸加速度（三軸速度）、溫度、三軸波形等，數據類型為峰值、平均幅值、有效值、峭度、峭度指標、裕度指標、波形指標、峰值指標、0.5倍頻、1倍頻、2倍頻、3倍頻、4倍頻、頻率、幅值、占比等頻域參數，以RS485或自定義協議方式進行通信。頻響范圍為10～1000Hz，波形最大點數8192，溫度分辨率為1℃。

結語

隨著數據的積累、趨勢的分析，形成設備的基準值，為以后的設備檢測提供參考。異常振動也就是超標振動，在檢修過程中通過嚴格執行檢修標準來消除振動。一切讓數據說話的思想，將在設備預防維護管理起到一個先導性的作用。運用轉動設備狀態監測技術，通過加強日常離線電子化巡檢，找出故障原因，進行故障診斷，實現了全廠轉動設備狀態的全面、有效監控，有效避免了事故的發生，有針對性地維修節約了大量的維護費用，節約了人力資源，取得了明顯的經濟效益，全面提升了設備預知維修管理水平。

參考文獻：

[1]侯文瑞.預防性設備維護策略及維修知識描述的研究及應用[D].上海交通大學碩士論文.2005：7-8.

[2]李葆文.點檢屋-TnPM設備點檢管理新視角[M].第一版.北京：機械工業出版社.2010：25-27.

[3]何慶.設備點檢維修制技術及應用[M].第一版.北京：機械工業出版社.2009：56-57.

[4]鄒萍，張華，馬凱蒂，等.面向邊緣計算的制造資源感知接入與智能網關技術研究[J].計算機集成制造系統，2020，26（1）：40-48.