煉化動設備狀態監測分析及故障診斷技術研究

黃琦 劉宏

摘 ?要：目前，隨著我國煉化企業快速發展，煉化企業對于煉化動設備需求量增大。本文將針對煉化動設備研究現狀進行分析，通過對煉化動設備狀態的溫度監測技術、壓力監測技術、振動監測技術、油液分析監測技術等方面進行研究，并結合識別信號參數特征、讀取頻譜圖分量數據等煉化動設備故障診斷技術做出探究。

關鍵詞：動設備;狀態監測;故障診斷

引言：在煉化企業生產過程中，煉化動設備是企業生產的根本動力。一旦煉化動設備出現重大故障，會造成嚴重的經濟損失，包括維修費用和人工成本。目前，煉化企業對動設備可能會造成的故障越來越重視，如何定期維修并降低成本，已成為急需解決的問題。

1我國煉化動設備研究現狀

近年來，隨著技術的發展煉化動設備逐漸具有大型化和聚集化等特點，且裝置的操作也出現復雜、繁瑣等特點。同時，國家對煉化企業進行安全生產的要求越來越高，對煉化動設備的生產環境要求更為嚴格。由于一些動設備對工作環境的要求具有較高條件，例如，高危泵、系統風機等設備需要在高溫高壓的環境進行工作，并且呈現出速度快、可持續工作的特點。針對機械本身的運行特征，如何進行及時診斷故障，并進行精準維修已成為技術管理的工作重點。對煉化動設備的狀態監測與診斷進行及時防護，實現其平穩運行。可通過監測設備信號，并對監測數據進行分析，能夠及時了解煉化動設備的磨損與狀態，科學降低設備出現故障的概率。

我國雖然對于煉化動設備的研究起步較晚，但是研究發展速度快。在七十年代時，我國的研究方向主要是參考其他國家的先進經驗和技術，并實踐到具體的煉化動設備當中。目前，我國的煉化動設備研究成果正在與世界水平逐步縮小差距，動設備狀態監測與故障診斷的理論與實踐形成積極融合，且越來越受到重視。

2煉化動設備狀態監測技術

2.1溫度監測技術

監測煉化動設備是否磨損的重要手段之一就是實時監測溫度變化。在動設備發生嚴重磨損或零件變形時，機器內部將出現大面積發熱等情況。因此，判斷動設備是否發生故障時，及時監測機器溫度并做好詳細記錄是有效途徑也是最直接的檢測方法。動設備溫度過熱通常會引起機器承載過量和部分零件軸承發生破損，一般情況下，需要機器進行系統初始化操作，通過定時對溫度數據進行收集，分析數據情況，判斷基本選擇顯示，并通過端口將新數據準確傳送到PC機中[1]。近年來，煉化動設備逐漸朝著自動化與集成化方向發展，其中各種動設備溫度監測技術的發展越來越形成一門精準科學的技術。比如當下使用最廣泛的熱電偶技術與多光譜測溫技術等，在檢測動設備時，正是種類繁多的溫度監測技術給動設備故障診斷提供原始動力。但需要溫度監測人員注意的是，雖然我國溫度監測技術發達，但是對于機器極限溫度的測量與氣流溫度進行測量時，需要操作人員對于技術的熟練程度極高，通過對動設備的初步分析，使用正確的檢測方法進行操作。

2.2壓力監測技術

壓力監測技術是通過對煉化動設備中具體零件的參數安裝壓力傳感器，并監測壓力傳感器的參數變化，及時對煉化動設備進行調整。在機器系統運行時，分析安裝的壓力傳感器數據變化，可發現其情況異常并根據數據基本特征，可判斷出設備是否過載，機器油路堵塞情況。當動設備的安全閥和密封條有松動時，傳感器會及時發出警報，可通過其正常運行時的數據來進行判斷，使得機器出現故障的頻率減少。在煉化動設備的組成中，包括許多液壓零件，例如：液壓泵系統、液壓油缸罐、高壓多路閥等等。此液壓系統出現故障頻率較高，并且易出現反復現象，當首次故障出現維修好后，第二次故障出現的時間間隔短，在首次事故出現時，操作人員應及時發現病因，準確尋找故障出現的根源，進行全方面檢查與監測。例如，在煉化動設備中，自升式鉆井在進行海洋作業時，時常出現數據異常情況，并且海洋作業成本高，維修費用大[2]。這就需要操作人員對自升式鉆井進行全方位檢測，利用壓力檢測技術，減少作業時的安全隱患，盡快排除故障，降低民營企業的生產成本。

2.3振動監測技術

目前，在我國使用最廣泛的監測設備故障技術是振動監測技術，也是所有監測技術中最主要的。在煉化動設備運行時，可通過振動技術最直接的呈現出來。例如，在機器的離心泵運行時，其軸承、齒輪、部門零件易發生故障，造成機器對中不齊，轉子運轉不平衡和油膜破損等故障問題。通過振動監測技術，可以準確發現其故障出現的原因，有利于操作人員及時進行維修，對振動頻率振幅的精準記錄，可有效分析其數據參數。例如，在頻率振幅數值較低時，可使用測量位置移動的方法進行記錄。在頻率振幅在中頻時，應測量速度的變化。當頻率振幅處在高頻的情況下，可通過測量加速度的方法，記錄有效數據。

2.4油液分析監測技術

通過分析煉化動設備中各零件之間的潤滑油來分析設備運行情況就是油液監測技術。在對油液的不同品種與性能指標進行分析時，可觀察油液受污染的情況或者油液中微小物質的狀態特征，準確檢測出設備各部件之間的摩擦與破損情況。由于動設備24小時的不停運轉，導致其零件表面受到磨損后，零件內部的成分混入到潤滑油中，使得油液受到污染。此現象可通過紅外光譜分析和斑點實驗等方法進行檢測，確定其磨粒尺寸和已變化的形態，及時對動設備出現故障的部位發出預警，實現對其科學檢測。

3煉化動設備故障診斷技術

3.1識別信號參數特征

在煉化動設備的診斷技術中，通過對機器的檢測，實時收取信號并根據其出現的異常數據，識別參數特征。通過操作人員的經驗與技術，判斷出設備出現的故障原因與問題。在動設備的運行過程中，轉子與殼體的密封性是其基礎結構，如遇到質量檢測不合格的設備，在轉動過程中可能會出現振動等情況。若操作不當時，設備振動異常明顯發出信號。所以在對動設備進行故障診斷時，信號數據是其判斷的主要依據，對信號參數的測量、監視與分析是設備運行的安全保障。

3.2讀取頻譜圖分量數據

頻譜圖對于煉化動設備的故障診斷至關重要。在出現故障時情況時，必不可少檢測就是讀取設備各個部件的頻譜圖。因設備各部位之間所出現的頻譜圖不同，所對應的問題也相對不同，所以需要操作人員具備理解頻譜圖的能力。根據每個部位頻譜圖分布的規律，可準確對應譜量與零件之間的關系，進而了解設備出現的故障類型并判斷其所在位置。頻譜圖大致可分為三類，包括正常狀態下的頻域、暫停狀態下的頻域與頻域的趨勢分析。在診斷故障時，首先應該考慮頻譜圖在三個階段的不同數據，通過對低中高三個不同段位的分析，判斷其故障出現的位置，尤其要注意高頻時頻譜圖發生的變化。在振動高頻時，對設備的影響達到最大。通常情況下，頻率發生變化主要受轉子影響，轉子運行不平衡可能使設備發生故障[3]。設備振動低頻時，其故障主要是喘振，高頻時，大多是由于聯軸器不對稱導致故障出現。隨著我國對煉化動設備的診斷方式逐漸現代化，其應用的范圍也會越來越廣泛。

結語：對于煉化動設備狀態監測分析及故障診斷技術的發展，日漸呈現出智能化、實時化與網絡化等特點，更要求操作人員實時掌握設備的運行情況。由于設備操作過程復雜，需要對其進行實時監測并在診斷過程中取得成效，為設備維修提供具體依據。

參考文獻：

[1]高帆，李洪元，吳帆.基于頻譜分析的離心泵健康狀態監測及故障診斷[J].自動化儀表，2019，40（7）：24-28.

[2]王新明.化工裝置中壓縮機軸瓦磨損原因分析及解決措施[J].設備管理與維修，2020（8）：85-86.

[3]張弼.50MW汽輪發電機組葉片斷裂原因分析[J].石油化工設備技術，2020（2）：15-17.