機泵振動狀態監測提升設備預知維修管理水平

金鑫

摘要：目前大部分化工企業關鍵機泵缺少狀態監測系統，判斷故障的主要手段就是耳聽、手摸、紅外測溫、殼體測振等，很難預測和分析機泵存在的潛在故障，只能被動的非計劃性停車，對設備運行和連續性生產都十分不利，存在很大的安全隱患。一旦關鍵或危險介質機泵發生故障，如抱軸、密封部件泄漏等，在監護不到位的情況下，極容易導致爆炸、火災等事故的發生，不但給生產企業帶來巨大的經濟損失，而且危及在崗人員的生命安全。本文主要分析了泵振動監測和起重設備前瞻性維護的管理水平。

關鍵詞：機泵振動;原因分析;狀態監測;設備預知維修

引言

機泵占有非常重要的地位，也可以稱之為裝置的心臟，機泵運行能否在安全可靠的情況下進行，不僅對裝置正常生產起著十分關鍵作用，對裝置長周期的運行，以及節能降耗也同樣有著重要意義。因此，努力確保平隱安全的運行是維護檢修工作重要的內容之一。

1、機泵在線監測系統

機泵群在線狀態監測系統（ConditionMonitoringSystem，CMS）是對機泵旋轉部件進行振動監測，通過對泵振動信號進行在線采集、處理和分析，可以及時檢測泵故障，評估泵的狀態，預測零部件的剩馀壽命，從而合理安排泵的維護工作，更好地保證泵的正常運行，節約維護成本。目前需要安裝在線振動狀態監測系統，以評估泵的狀態，及早發現和跟蹤設備故障。該裝置應具備在線故障監測、及時故障檢測、故障等級分析和維修建議等功能，以確定更換壽命，避免過早更換部件。制定合理的批次更換維護計劃，減少單次更換造成的重復成本。

1.1系統總體架構

該系統分為地方監測和中央監測兩個部分。泵電機水平振動側和驅動端水平振動側安裝加速度傳感器，通過振動監測2300傳輸到工廠網絡年齡進行數據采集，然后傳輸到DCS分布式控制系統和故障診斷分析軟件System1?Evolution上。

1.2硬件配置

狀態監測系統主要由三部分組成，即數據采集無線傳感器、配電網無線網關和數據處理服務器。（1）無線電傳感器：這是一種無線監測裝置，專為現場具有分散的測量點和復雜布線的設備而設計，能夠實現振動信號和溫度信號的同時采集。振動信號包括速度、加速度和位移，數據采集是一種連續大小，今后可用于頻譜形態分析。數據采集后，監測儀無線傳輸數據，避免了現場接線的繁瑣工作，大大降低了企業監控設備的難度。（2）無線網關：是狀態監測系統的重要組成部分，負責無線監測器與數據庫服務器之間的數據傳輸和通信。從無線監視器接收振動和溫度數據，并將數據傳輸到數據庫服務器;同時，它還可以從數據庫服務器接收指令并將其發送到無線監視器。（3）數據庫服務器：實現設備狀態的自動存儲、自動分析和報警，對設備故障進行早期診斷和趨勢預測，并提供基于設備狀態的標準和定量基礎數據，以便進行前瞻性維護。

1.3軟件配置

監測系統采用大數據平臺及其相應的應用軟件和組件，具備良好的開放性、擴展性、可靠性。基于Linux運行環境，采用SpringCloud微服務、多機群分布式架構，內部處理使用Spark、Redis等關鍵模組，利用Rabbitmq消息發布組件進行數據傳輸，支持流計算功能和具備水平擴展能力;采用關系型數據和非關系型數據庫，支持不同格式的數據存儲和處理;支持運行TensorFlow庫、Mllib機器學習庫。可根據不同機泵及其運行特點，設定有效的故障報警門限值，具備泵群振動及溫度的趨勢、多數據獨立瀏覽、聲光報警等功能。功能包括：速度有效值（2Hz～1kHz）、加速度值、軸承溫度、軸承狀態，同時顯示上述功能的趨勢預警、閾值預警，實時顯示，歷史統計數據（自定義時間節點查詢）;具備豐富的數據分析功能，可以提供趨勢圖、時域波形、頻譜、包絡解調、多波形、多頻譜等多種分析譜圖。

2、機泵振動風險管控措施

2.1加強機泵狀態檢測管理

各本地單位的泵操作員必須使用VM63（或BH550）振蕩器監測泵的運行情況，每天對正在運行的泵進行一次全面檢查和巡邏，并建立檢查記錄，聯系當地單位的設備管理人員和維修人員，以便在出現異常情況時根據設備的重要性及時進行診斷工作。各地區單位的設備工程師必須使用VM63（或BH550）振蕩器監測泵的運行情況，每天對正在運行的泵進行一次離線檢查，在每周一下午6點前匯總上星期的監測數據，并以本周最高的測量值向移動司報告監測數據。出現異常情況時，必須及時聯系當地單位的設備管理人員和維修技術人員，根據設備的重要性進行診斷工作。上周的監測數據每周一下午6點前匯總，發布分析報告，過度振動的設備及時與當地單位通信解決問題。

2.2軸心軌跡分析的應用

軸相對于軸承座的運動軌跡直接反映了轉子的當前運動狀態，并包含大量機械運行狀態信息。因此，軸軌跡分析是診斷泵故障的有效方法，可幫助診斷泵故障。分析定線軌跡可以確定探針的安裝方向不一定是振動最大的方向。也就是說，只有在單個探針信號之后，才可能低估轉子的實際振動，只有通過在軸位置上合成雙向探針信號，才能得到評估波振動所需的最大振動值。通過分析軌跡的形狀，可以知道轉子的應力狀態，直觀區分不同類型的誤差。

2.3機泵健康分析系統的應用

泵狀態分析系統是一個綜合振動分析軟件系統。為了準確分析和診斷泵的狀態，選定的監測指標包括振動指數、溫度指數、電流指數、斑點檢查潤滑指數、運行時指數等。傳感器類型可分為：振動測量加速度傳感器、渦流傳感器、溫度測量溫度傳感器、電流測量霍爾傳感器等。主要針對原水泵站最常用的垂直傾斜泵。

2.4機泵振動評價

根據振動信號頻域和軸承參數的能量分布，確定是否存在故障以及故障來源。振動評價中，選擇上導軸承和下導軸承徑向、軸向通和擺動的一些特征尺寸作為單個指標，并以每個指標的最高等級作為振動評價的等級。

結束語

采用在線監測系統并比較實際應用，在線監測系統能夠逐行逐段管理水泵維護，為設備的穩定運行提供了強有力的保證，使設備長期安全平穩運行。

參考文獻：

[1]李明輝，高航，王瑞金.催化裂化裝置關鍵機泵在線監測技術研究及應用[J].新型工業化，2020，10（4）：128-131.