機(jī)泵振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測提升設(shè)備預(yù)知維修管理水平

宋麗麗

（玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅酒泉 735200）

1 離心泵振動(dòng)超標(biāo)的危害

根據(jù)JB/T 8097—1999 中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《泵的振動(dòng)測量與評(píng)價(jià)方法》，按泵的中心高和轉(zhuǎn)速將泵分為4 類，機(jī)泵振動(dòng)烈度評(píng)定等級(jí)劃分為4 個(gè)區(qū)域，即A、B、C、D。根據(jù)《煉化企業(yè)提高機(jī)泵運(yùn)行水平和本職安全指導(dǎo)意見》規(guī)定：A 區(qū)為新交付使用的泵，應(yīng)達(dá)到的狀態(tài)或優(yōu)良狀態(tài)；B 區(qū)為泵可以長期運(yùn)行或合格狀態(tài)；C 區(qū)為泵尚可短期運(yùn)行但必須采取相應(yīng)治理措施；D 區(qū)為泵不允許運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)機(jī)泵振動(dòng)到達(dá)C 區(qū)和D 區(qū)時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)，并對(duì)機(jī)泵產(chǎn)生一定危害。

2 機(jī)泵的狀態(tài)監(jiān)測

機(jī)泵占有非常重要的地位，也可以稱之為裝置的心臟，機(jī)泵運(yùn)行能否在安全可靠的情況下進(jìn)行，不僅對(duì)裝置正常生產(chǎn)起著十分關(guān)鍵作用，對(duì)裝置長周期的運(yùn)行，以及節(jié)能降耗也同樣有著重要意義。因此，努力確保平隱安全的運(yùn)行是維護(hù)檢修工作重要的內(nèi)容之一[1]。

按照煉化板塊“推行設(shè)備可靠性管理的要求”，玉門煉廠的機(jī)泵監(jiān)測全部采用離線方式，離線檢測儀器43 臺(tái)，設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備離線監(jiān)測平臺(tái)，在全廠推行轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備狀態(tài)檢測全覆蓋，機(jī)、管、操人員全覆蓋的管理要求，確保在用轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行可控。

3 設(shè)備預(yù)知維修

玉門煉廠在2003 年第一次實(shí)行“三年一修”大檢修之前，換熱器泄漏故障、大型機(jī)組經(jīng)常性停機(jī)、全廠電力系統(tǒng)停電、公用系統(tǒng)停風(fēng)停水以及因儀表故障引起的事故事件等，幾乎每月都在發(fā)生，維修人員進(jìn)行連班加點(diǎn)搶修已經(jīng)成為常態(tài)化工作。而今天的煉廠，一年出現(xiàn)一兩次有計(jì)劃的搶修都讓各級(jí)管理人員無法接受。因此，對(duì)于現(xiàn)代化煉化企業(yè)，事后維修沒有生存空間。

玉門煉廠在2004 年提出了“監(jiān)測為先、預(yù)防為主，及時(shí)維護(hù)、主動(dòng)檢修”的預(yù)防性維修管理理念，亦非常重視預(yù)知性維修工作的開展。尤其在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備管理方面，不斷探索預(yù)知性維修模式的建立及實(shí)踐，且近幾年在全廠建立了轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備狀態(tài)檢測三級(jí)監(jiān)測體系，設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備離線監(jiān)測平臺(tái)，大量購置設(shè)備點(diǎn)檢儀、智能巡檢診斷分析儀，針對(duì)設(shè)備運(yùn)行不同的振動(dòng)、溫度、軸承狀態(tài)值，分別采取改善潤滑、加強(qiáng)冷卻、重新對(duì)中找正、葉輪轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)靜平衡、停機(jī)檢修等手段，有效對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)知性維修工作[2]。

4 機(jī)泵振動(dòng)原因及典型案例分析

結(jié)合機(jī)泵結(jié)構(gòu)形式、工作原理及操作工況，分析引起機(jī)泵振動(dòng)的主要原因。

4.1 泵軸原因

泵軸引起機(jī)泵振動(dòng)的主要原因有3 方面：①泵長時(shí)間不用時(shí)引起泵軸彎曲，再次使用時(shí)傳動(dòng)部件會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)不平衡、發(fā)生摩擦，便會(huì)出現(xiàn)不同程度的振動(dòng)；②葉輪受輸送介質(zhì)沖擊影響，會(huì)使泵軸負(fù)荷加大，造成振動(dòng)；③軸端與葉輪、聯(lián)軸器連接間隙過大，引起軸向工作竄動(dòng)量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)不當(dāng)，造成泵軸過量竄動(dòng)，引起軸承振動(dòng)[3]。

4.2 葉輪原因

運(yùn)行中，葉輪口環(huán)和泵體之間、葉輪和隔板間隙、葉輪和軸套端面間隙等不當(dāng)，均會(huì)產(chǎn)生摩擦和碰撞，引起振動(dòng)。如柴油改質(zhì)分餾塔底泵P-503/2 泵軸承箱驅(qū)動(dòng)端水平振動(dòng)超標(biāo)，2019 年10 月21 日達(dá)到5.4 mm/s。通過頻譜圖分析，時(shí)域波形近似為等幅正弦波，頻譜圖主要是1 倍頻，可能是由于轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動(dòng)超標(biāo)。

故障原因：解體檢查發(fā)現(xiàn)葉輪靜不平衡，機(jī)修車間做葉輪靜平衡試驗(yàn)。

4.3 泵基礎(chǔ)原因

基礎(chǔ)地腳螺栓松動(dòng)、機(jī)泵和電機(jī)與鋼結(jié)構(gòu)支架接觸面切合不實(shí)等都會(huì)加劇機(jī)泵的運(yùn)行振動(dòng)。如重整液態(tài)烴泵P-202/2 軸承箱水平振動(dòng)在拆修前最高達(dá)到9.0 mm/s，通過圖譜分析：頻譜圖1 倍頻為主，伴有高次諧波，分析可能是轉(zhuǎn)子不平衡或者軸彎曲，高次諧波幅值較小，此時(shí)機(jī)械松動(dòng)特征不是很明顯。

故障原因：經(jīng)拆修發(fā)現(xiàn)軸有彎曲情況，葉輪靜不平衡。經(jīng)處理后，泵開啟后水平振動(dòng)最高達(dá)到14.3 mm/s。通過圖譜分析：頻譜圖以1 倍頻為主，伴有2、3、4、5、6 倍頻，高次諧波振幅超過轉(zhuǎn)頻振幅的1/2，分析可能是由于泵連接松動(dòng)。

4.4 軸承及潤滑原因

軸承選型不合適、軸承滾動(dòng)接觸不良、軸承間的磨損、潤滑油選型不當(dāng)都會(huì)造成軸承工況惡化，引起機(jī)泵振動(dòng)。如常減壓車間減三減三中泵P-121/2 軸承箱垂直方向振動(dòng)最高達(dá)到6.7 mm/s，通過頻譜圖分析：頻譜圖以3、6 倍頻為主，軸承包絡(luò)圖表現(xiàn)為滾動(dòng)體故障特征頻率，分析可能是由于軸承滾動(dòng)體有磨損。

故障原因：2019 年11 月21 日經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)軸承磨損，游隙過大。

4.5 其他原因

聯(lián)軸器靜平衡或動(dòng)平衡不良，聯(lián)軸器對(duì)稱性破壞，或電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡差、介質(zhì)流動(dòng)時(shí)對(duì)泵體的摩擦和沖擊，泵體內(nèi)壓力脈沖等原因，也是引起機(jī)泵振動(dòng)的原因。

5 機(jī)泵振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)管控措施

5.1 加強(qiáng)機(jī)泵狀態(tài)檢測管理

要求各屬地單位機(jī)泵操作工用VM63（或BH550）測振儀開展機(jī)泵運(yùn)行監(jiān)測，每天對(duì)運(yùn)行機(jī)泵進(jìn)行1 次全面檢測巡檢且做好檢查記錄，遇到異常情況根據(jù)設(shè)備重要程度及時(shí)聯(lián)系屬地單位設(shè)備管理人員和機(jī)修維修人員開展診斷工作。

要求各屬地單位設(shè)備技術(shù)人員用VM63（或BH550）測振儀開展機(jī)泵運(yùn)行監(jiān)測，每天對(duì)運(yùn)行機(jī)泵進(jìn)行1 次離線檢測，每周一18：00 前將上周監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，監(jiān)測數(shù)據(jù)以本周實(shí)測最高值上報(bào)機(jī)動(dòng)科。

運(yùn)維單位機(jī)修車間巡檢人員每周用VM63（或BH550）測振儀對(duì)全廠運(yùn)行機(jī)泵進(jìn)行1 次全面狀態(tài)檢測巡檢且做好記錄，遇到異常情況根據(jù)設(shè)備重要程度及時(shí)聯(lián)系屬地單位設(shè)備管理人員和機(jī)修技術(shù)人員開展診斷工作。

運(yùn)維單位機(jī)修車間技術(shù)主管帶領(lǐng)技術(shù)人員每周用VM63（或BH550）測振儀對(duì)全廠塔底泵及高危泵進(jìn)行1 次全面狀態(tài)檢測巡檢且做好檢查記錄，每周一18：00 前將上周監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，且出具分析報(bào)告，對(duì)振動(dòng)超標(biāo)設(shè)備及時(shí)與屬地單位溝通處理解決。

機(jī)動(dòng)科轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備管理崗位及時(shí)匯總每周運(yùn)行機(jī)泵的振動(dòng)數(shù)據(jù)，組織機(jī)修技術(shù)主管、技術(shù)人員對(duì)振動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超標(biāo)的屬地單位設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場會(huì)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(shí)利用中油即時(shí)通平臺(tái)及時(shí)將問題進(jìn)行通報(bào)。

5.2 最差機(jī)泵攻關(guān)治理

根據(jù)煉化板塊2019 年設(shè)備工作要點(diǎn)及上半年HSE 體系審核檢查的重點(diǎn)，玉門煉廠組織開展了高失效泵（檢修頻次高機(jī)泵）排查，本著幫助各車間解決影響機(jī)泵長周期運(yùn)行“老、大、難”問題的目的，開展高故障率機(jī)泵攻關(guān)工作。大檢修期間計(jì)劃對(duì)全廠23 臺(tái)高故障率的機(jī)泵進(jìn)行整體更換，水處理車間7 臺(tái)，催化車間5 臺(tái)，常壓車間5 臺(tái)，焦化車間4 臺(tái)，重整車間2 臺(tái)。切實(shí)提高設(shè)備的本質(zhì)安全性，為全廠的長周期安全平穩(wěn)運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

常減壓車間P-104、P-106、P-107、P-111、P-115 由于工藝管道振動(dòng)引起振動(dòng)超標(biāo)，大檢修期間已委托西安交大進(jìn)行振動(dòng)分析，對(duì)泵進(jìn)出口管線進(jìn)行加固。應(yīng)用加固措施后，機(jī)泵振動(dòng)由C、D 區(qū)降至B 區(qū)。

5.3 嚴(yán)格管控設(shè)備振動(dòng)的ABCD 狀態(tài)

基于機(jī)泵離線狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的設(shè)備預(yù)知維修管理，就是獲取處理設(shè)備的大量數(shù)據(jù)信息，首先將振動(dòng)處于C、D 區(qū)域的機(jī)泵振動(dòng)大的原因通過數(shù)據(jù)分析診斷定案，保證全廠機(jī)泵振動(dòng)處于A、B 區(qū)域，提高設(shè)備本質(zhì)安全水平。

5.3.1 玉門煉廠要求

總結(jié)這一階段轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的管理模式，通過不同層次的巡檢及狀態(tài)監(jiān)測，機(jī)泵的運(yùn)行效果在逐步提升，但距離同行業(yè)還有很大差距。目前煉化板塊27 家煉化企業(yè)共對(duì)72 085 臺(tái)機(jī)泵進(jìn)行了測振，其中振動(dòng)烈度等級(jí)為A、B、C、D 級(jí)的機(jī)泵數(shù)量分別占機(jī)泵監(jiān)測總數(shù)的52.60%、46.02%、1.25%、0.13%，也就是說98.62%的機(jī)泵振動(dòng)級(jí)別達(dá)到B 級(jí)以上，全廠目前B 級(jí)以上僅為91.98%。

面對(duì)壓力，提出了在2020 年實(shí)現(xiàn)機(jī)泵振動(dòng)級(jí)別達(dá)到B 級(jí)以上98%的管理目標(biāo)：①對(duì)振動(dòng)處于區(qū)域D 的機(jī)泵，要在振動(dòng)狀態(tài)整改中首先消除；②對(duì)于振動(dòng)處于區(qū)域C 的機(jī)泵，由于機(jī)器振動(dòng)速率的有效值不正常，已經(jīng)不適合繼續(xù)使用，只能維持有限的一段使用時(shí)間，建議在下次維護(hù)中進(jìn)行檢測維修，或者有計(jì)劃地進(jìn)行維修，振動(dòng)處于區(qū)域C 的機(jī)泵也同樣要嚴(yán)格管控，在振動(dòng)狀態(tài)整改中，逐漸消除，使全廠機(jī)泵的運(yùn)行狀態(tài)處于A、B區(qū)域，利用預(yù)知維修的理念管控設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)，使設(shè)備的完好狀態(tài)大幅度提升，極大降低機(jī)泵的故障率；③要求出現(xiàn)超標(biāo)運(yùn)行情況后，車間設(shè)備管理人員應(yīng)積極應(yīng)對(duì)，協(xié)同車間生產(chǎn)部門、機(jī)修車間、機(jī)動(dòng)科等有關(guān)單位查找原因，制定解決方案，不得消極拖延，機(jī)動(dòng)科將嚴(yán)加考核。

5.3.2 玉門煉廠機(jī)泵運(yùn)行情況

2019 年檢修后全廠實(shí)際離線監(jiān)測設(shè)備201 臺(tái)（塔底泵、高危泵）：南區(qū)105 臺(tái)，北區(qū)96 臺(tái)，停運(yùn)23 臺(tái)；運(yùn)行在B 區(qū)以內(nèi)159 臺(tái)，占比79.10%；處于C 區(qū)26 臺(tái)，占比12.94%；處于D 區(qū)16 臺(tái)，占比7.96%。

2019 年11 月對(duì)全廠運(yùn)行機(jī)泵208 臺(tái)（其中高危泵85 臺(tái)）進(jìn)行離線監(jiān)測匯總：運(yùn)行在B 區(qū)以內(nèi)194 臺(tái)，占比93.27%；處于C 區(qū)13 臺(tái)，占比6.25；處于D 區(qū)1 臺(tái)，占比0.48%。

可以看出，玉門煉廠機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)情況整體呈持續(xù)下降趨勢，檢修后通過一個(gè)半月時(shí)間的機(jī)泵振動(dòng)超標(biāo)治理，振動(dòng)超標(biāo)機(jī)泵大幅下降了66.67%，后續(xù)將會(huì)繼續(xù)開展振動(dòng)長期超標(biāo)機(jī)泵的攻關(guān)工作，計(jì)劃運(yùn)行在B 區(qū)以內(nèi)的機(jī)泵占比達(dá)到98%。

5.4 操作及其他

（1）工藝操作。進(jìn)行啟停及切換操作時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，避免抽空、氣蝕、氣縛等情況發(fā)生。

（2）盤車。對(duì)停運(yùn)離心泵定期進(jìn)行盤車，避免泵軸彎曲或變形。

（3）軸管路及濾器。定期對(duì)管路及濾器進(jìn)行清理，避免物料沉積或堵塞。

6 結(jié)束語

玉門煉廠運(yùn)用轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，通過加強(qiáng)日常離線電子化巡檢，找出故障原因，進(jìn)行故障診斷，實(shí)現(xiàn)了全廠轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備狀態(tài)的全面、有效監(jiān)控，有效避免了事故的發(fā)生，有針對(duì)性地維修節(jié)約了大量的維護(hù)費(fèi)用，節(jié)約了人力資源，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，全面提升了設(shè)備預(yù)知維修管理水平。