基于激光測振的石化企業設備應用與維修研究

楊 明

（上海守安投資控股集團有限公司中石化九江石化檢維修項目部，江西九江 332000）

0 引言

隨著國內工業生產建設的不斷發展，人們對于能源的需求更加迅猛，相關石化企業的物資使用量和需求量也在不斷攀升。通過高效率的石化設備來促進化工產業持續高效發展已成為行業主要共識。

依據化工原料的調配、流通、儲運等建設特點，石化企業在生產中會用到非常多種類的設備，并且機械設備從功能上往往涉及內容多元，所以在檢修維護中也需要從多個方面進行分析。振動是生產實踐中廣泛存在的物理現象，往往具有破壞性。對機械系統而言，不同尋常的振動產生往往伴隨著破壞現象，或者代表著故障的發生。如果這一問題沒有被及時處理，往往會使得系統的生產效率、使用壽命降低，甚至會使得機械功能失效，進而造成重大的生產事故。因此，在實際生產中應該降低振動帶來的副作用。振動測試也作為一種重要的故障診斷手段而被廣泛使用。

在石化企業設備分析過程中，需要切實有效地監測裝備來對設備的運行狀態進行及時有效跟蹤，從而改善后期的維護、改造、報廢等各個階段對應的管理性工作。本文從石化企業的設備運行的常見問題為問題著手，通過激光測振的手段對設備維修做出分析和論述。

1 激光測振原理分析

激光器的核心原理是將一定頻率的偏振光進行放射后回收的過程，光線接觸物體再返回到制定位置，以期間偏振光耗費的時間來加以計算，得到振動的位移結合時間來分析中間頻率的異常與否（圖1）。激光器的頻率為F0，將光路劃分為兩路，一為測試組，一為對照組。測量光通過聲光調制器來進行對應頻移（F）來測試，光路可以通過測試聚焦投射于被測物體表面，物體在振動的過程中會產生較大的多普勒頻移（f）。在此系統經過光路傳遞處理，實現光路的反射與匯聚，這種兩束光會在傳感器表面位置加以干涉分析，得出F+f 的干涉信息，而這也會將信號的中的位移與速度有效表現出來。

2 石化企業設備的維修要點分析

2.1 石化企業設備運行狀態分析

石化行業的生產設備往往是多元化的，其表現形式相比于其他的設備也有較大的差異。在實際運行狀態上，通常是具有機械設備操作的復雜性和繁瑣性。因為化工基材對于反應和保存條件的要求不同，所以在系統建設中會涉及到較為多元的換熱設備、化工原料儲存設備、控制信號傳輸設備等，在石化設備運行過程中，往往涉及到的線路運輸是以多元化的閥門以及管道實現控制的，通過各環節的有效連接和搭接，而實現系統合理有效地連續運行。因為石化企業的相關控制元件較為復雜，所以在實際生產過程中通常需要實時進行監控。如果某臺設備的運行不正常，會使局部系統出現故障，甚至會在其剩余的環節產生爆炸、燃燒。如果這一問題長期得不到解決而處于高溫高壓的工作狀態，極有可能產生毒害物質，進而危害環境。因此，對石化產業進行相應的點檢定修是非常必要的。

圖1 激光測振儀的工作原理

2.2 激光測振石化設備的故障特點

2.2.1 設備失效種類不同會表現出不同的頻率振動

在激光測振的過程中，設備正常性運轉的狀態的頻率是固定的，然而在其過程中如果設備出現磨損，相應的設備運行的頻率也會出現較大不同，并與實際的設備運行狀態有較大差別。

（1）在激光測振儀的工作過程中，對于正常—異常—維修后的振動信號會表現出浴盆曲線。其中，中間不穩定的頻率就是故障發生中的頻率信號，在此原因的分析中會表現出較大的故障頻率，可能是零件的失效或者關鍵部件的磨損，進而會使得整個曲線變化明顯即表現出較大的故障率。

（2）在激光測振的故障診斷中，會出現頻譜圖像表現為斷定點的情況，這代表在設備運行中會因為部分零件的失效而使得設備出現空轉停機的狀況，需要進一步根據其運行狀態進行磨損情況檢測。根據磨損的情況，在激光測振所表現出的線型磨損的狀況，這種現象表現設備的失效狀態為持續性的失效。

（3）在頻譜表現上，剛開始系統頻譜的表現為設備正常運行，而后會出現頻率的變化，但經過一段時間又會恢復到一個相對穩定的水平。這種現象可能是設備運行中出現卡頓的現象。設備運行正常的頻率也會發生相應改變，其頻率的改變也代表著設備的生命周期在此期間所發生的變化，這種頻譜變化的趨勢往往會處于比較穩定的水平。

（4）某些設備在最初運行過程中，會表現為早期的不穩定現象，而后隨著使用的逐漸順暢，相關頻譜趨勢也會處于較為穩定的水平。這種現象問題往往是多元性的，首先是在裝置正式投入生產的剛開始階段，在此會因為設備安裝調試和具體操作的變化，進而在振動特性上表現出一些異常狀況。或者操作人員在設備的安裝或調試工作沒有符合相應的安裝標準，使得整個系統在階段性的時間內發生運行異常運行的狀況。還有就是在設備初期會處于一定的磨合期，所以測振儀所表現的特點也會有較大的差異。

2.2.2 激光測振所表現出的潛在故障可預知性

在激光測振的應用中，除了對常見的故障可以實現診斷以外，還可以對設備運行的未來預期的發展特性故障分析即可通過測振來對先期的狀態進行檢測和觀察，通過頻譜的演變分析可有效歸納出設備運行過程中的劣化趨勢，專職點檢員或維修人員可根據頻譜的特點進行故障狀態分析，制定定修計劃，為后期消除設備故障隱患奠定基礎。在設備運行周期內，設備早期運行過程中所表現的故障率往往相對較高，而在其基本穩定之后，相關的系統也會根據設備運行的狀態不同而表現系統的整體故障狀況也往往較為多元。尤其機械設備在實際過程中所表現的一些較為異常的狀況，通過像振動監測往往可以有效地獲取。

3 石化企業設備故障的維修模式總結分析

3.1 故障維修特征分析

在明確上述設備故障的基本原因之后，開展后續的故障維修在設備維護上又稱為被動維修，這種維修是指石化企業在生產中出現問題而進行的事后維修或修復性維修作業，這種維修往往是最經濟的。對于設備在使用過程中所出現的故障維修活動，往往在維修計劃上屬于非計劃性的維修范疇。通過激光測振的分析，可以有效實現兩種狀態前后的有效對照，進而對故障性的維修原因快速精確定位，及時更換損壞零部件，使設備在短時間可以恢復到正常工作狀態。

3.2 預防性維修

通過激光測振的常規性檢測，可有效實現預防性維修。在日常檢修過程中，通過常態化遠距離的預防性巡邏檢查，一方面可以較為清晰地總結設備管道的運行狀況，另一方面對于已經出現狀況的設備可以進行有效的前期方案整理與潛在故障進行排查，在石化企業的設備維修領域也應該以預防為主。這樣才能有效保障企業生產的持續有效，在日常點檢和專業點檢的基礎上，對各類設備的多元性功能指標進行有效檢修排障工作，使設備以滿足作業標準的狀態生產。

通過具體的預防性維修措施的開展，使用激光測振儀器對設備的運行實現積極有效地持續維護。在預防性激光測振的維修過程中主要包含的內容有：狀態監測、定期檢查、緊固和校準、易磨損部件的更換及必要的清洗工作，通過預防性措施的實踐可以使設備運行保持較為良好的工作狀態，進而最大限度地降低設備在運行中可能出現的故障，保持設備穩定高效運行。

3.3 狀態維修

激光遠距離測振對于設備的工作狀態進行精確檢查也非常重要，這也是現代診斷和檢測的重要監測建設手段，有利于相關人員迅速有效地掌握設備在整個過程中相關運行狀態。再結合設備運行中，不同過程所對應的振動信息也會有所差別，這種信息的多元可以為后期數據擬合和濾波而方便相關人員進行下一步的判斷。通過這種精確、科學的監測維修檢測手段，更換易損件，恢復設備使用性能，避免故障狀態下設備損壞，使石化企業的利益最大化、損失最小化。合理利用設備化參數運行不僅可以將設備進行狀態進行精確描述，同時也是當前較為實用的設備故障修理手段。

4 結論

石化企業的生產設備越來越多元化，結合實際生產問題開展工程實踐研究，以期通過激光測振對機械設備故障進行分析總結，為石化行業的健康發展發揮作用。本文通過遠距離的激光測振方法對石化企業的設備運行狀態等進行診斷、監測分析，在服務于故障分析的基礎上，也可進一步強化設備的高效化利用。在生產過程中石化企業必須要對設備進行必要維修，如以激光測振為手段進行的設備運行狀態分析，目的是保證安全生產、穩定運行，實現設備經濟效益最大化。