机泵振动状态监测提升设备预知维修管理水平

2021-01-25宋丽丽

设备管理与维修 2021年10期

宋丽丽

（玉门油田分公司炼油化工总厂，甘肃酒泉 735200）

1 离心泵振动超标的危害

根据JB/T 8097—1999 中华人民共和国机械行业标准《泵的振动测量与评价方法》，按泵的中心高和转速将泵分为4 类，机泵振动烈度评定等级划分为4 个区域，即A、B、C、D。根据《炼化企业提高机泵运行水平和本职安全指导意见》规定：A 区为新交付使用的泵，应达到的状态或优良状态；B 区为泵可以长期运行或合格状态；C 区为泵尚可短期运行但必须采取相应治理措施；D 区为泵不允许运行状态。当机泵振动到达C 区和D 区时，将会出现振动超标，并对机泵产生一定危害。

2 机泵的状态监测

机泵占有非常重要的地位，也可以称之为装置的心脏，机泵运行能否在安全可靠的情况下进行，不仅对装置正常生产起着十分关键作用，对装置长周期的运行，以及节能降耗也同样有着重要意义。因此，努力确保平隐安全的运行是维护检修工作重要的内容之一[1]。

按照炼化板块“推行设备可靠性管理的要求”，玉门炼厂的机泵监测全部采用离线方式，离线检测仪器43 台，设置转动设备离线监测平台，在全厂推行转动设备状态检测全覆盖，机、管、操人员全覆盖的管理要求，确保在用转动设备运行可控。

3 设备预知维修

玉门炼厂在2003 年第一次实行“三年一修”大检修之前，换热器泄漏故障、大型机组经常性停机、全厂电力系统停电、公用系统停风停水以及因仪表故障引起的事故事件等，几乎每月都在发生，维修人员进行连班加点抢修已经成为常态化工作。而今天的炼厂，一年出现一两次有计划的抢修都让各级管理人员无法接受。因此，对于现代化炼化企业，事后维修没有生存空间。

玉门炼厂在2004 年提出了“监测为先、预防为主，及时维护、主动检修”的预防性维修管理理念，亦非常重视预知性维修工作的开展。尤其在转动设备管理方面，不断探索预知性维修模式的建立及实践，且近几年在全厂建立了转动设备状态检测三级监测体系，设置转动设备离线监测平台，大量购置设备点检仪、智能巡检诊断分析仪，针对设备运行不同的振动、温度、轴承状态值，分别采取改善润滑、加强冷却、重新对中找正、叶轮转子进行动静平衡、停机检修等手段，有效对转动设备进行设备状态监测和预知性维修工作[2]。

4 机泵振动原因及典型案例分析

结合机泵结构形式、工作原理及操作工况，分析引起机泵振动的主要原因。

4.1 泵轴原因

泵轴引起机泵振动的主要原因有3 方面：①泵长时间不用时引起泵轴弯曲，再次使用时传动部件会出现动态不平衡、发生摩擦，便会出现不同程度的振动；②叶轮受输送介质冲击影响，会使泵轴负荷加大，造成振动；③轴端与叶轮、联轴器连接间隙过大，引起轴向工作窜动量动态调节不当，造成泵轴过量窜动，引起轴承振动[3]。

4.2 叶轮原因

运行中，叶轮口环和泵体之间、叶轮和隔板间隙、叶轮和轴套端面间隙等不当，均会产生摩擦和碰撞，引起振动。如柴油改质分馏塔底泵P-503/2 泵轴承箱驱动端水平振动超标，2019 年10 月21 日达到5.4 mm/s。通过频谱图分析，时域波形近似为等幅正弦波，频谱图主要是1 倍频，可能是由于转子不平衡引起的振动超标。

故障原因：解体检查发现叶轮静不平衡，机修车间做叶轮静平衡试验。

4.3 泵基础原因

基础地脚螺栓松动、机泵和电机与钢结构支架接触面切合不实等都会加剧机泵的运行振动。如重整液态烃泵P-202/2 轴承箱水平振动在拆修前最高达到9.0 mm/s，通过图谱分析：频谱图1 倍频为主，伴有高次谐波，分析可能是转子不平衡或者轴弯曲，高次谐波幅值较小，此时机械松动特征不是很明显。

故障原因：经拆修发现轴有弯曲情况，叶轮静不平衡。经处理后，泵开启后水平振动最高达到14.3 mm/s。通过图谱分析：频谱图以1 倍频为主，伴有2、3、4、5、6 倍频，高次谐波振幅超过转频振幅的1/2，分析可能是由于泵连接松动。

4.4 轴承及润滑原因

轴承选型不合适、轴承滚动接触不良、轴承间的磨损、润滑油选型不当都会造成轴承工况恶化，引起机泵振动。如常减压车间减三减三中泵P-121/2 轴承箱垂直方向振动最高达到6.7 mm/s，通过频谱图分析：频谱图以3、6 倍频为主，轴承包络图表现为滚动体故障特征频率，分析可能是由于轴承滚动体有磨损。

故障原因：2019 年11 月21 日经拆检发现轴承磨损，游隙过大。

4.5 其他原因

联轴器静平衡或动平衡不良，联轴器对称性破坏，或电机转子动平衡差、介质流动时对泵体的摩擦和冲击，泵体内压力脉冲等原因，也是引起机泵振动的原因。

5 机泵振动风险管控措施

5.1 加强机泵状态检测管理

要求各属地单位机泵操作工用VM63（或BH550）测振仪开展机泵运行监测，每天对运行机泵进行1 次全面检测巡检且做好检查记录，遇到异常情况根据设备重要程度及时联系属地单位设备管理人员和机修维修人员开展诊断工作。

要求各属地单位设备技术人员用VM63（或BH550）测振仪开展机泵运行监测，每天对运行机泵进行1 次离线检测，每周一18：00 前将上周监测数据进行汇总，监测数据以本周实测最高值上报机动科。

运维单位机修车间巡检人员每周用VM63（或BH550）测振仪对全厂运行机泵进行1 次全面状态检测巡检且做好记录，遇到异常情况根据设备重要程度及时联系属地单位设备管理人员和机修技术人员开展诊断工作。

运维单位机修车间技术主管带领技术人员每周用VM63（或BH550）测振仪对全厂塔底泵及高危泵进行1 次全面状态检测巡检且做好检查记录，每周一18：00 前将上周监测数据进行汇总，且出具分析报告，对振动超标设备及时与属地单位沟通处理解决。

机动科转动设备管理岗位及时汇总每周运行机泵的振动数据，组织机修技术主管、技术人员对振动监测数据超标的属地单位设备进行现场会诊，帮助属地单位分析问题，提出解决问题的短期、长期治理方案，同时利用中油即时通平台及时将问题进行通报。

5.2 最差机泵攻关治理

根据炼化板块2019 年设备工作要点及上半年HSE 体系审核检查的重点，玉门炼厂组织开展了高失效泵（检修频次高机泵）排查，本着帮助各车间解决影响机泵长周期运行“老、大、难”问题的目的，开展高故障率机泵攻关工作。大检修期间计划对全厂23 台高故障率的机泵进行整体更换，水处理车间7 台，催化车间5 台，常压车间5 台，焦化车间4 台，重整车间2 台。切实提高设备的本质安全性，为全厂的长周期安全平稳运行打下坚实的基础。

常减压车间P-104、P-106、P-107、P-111、P-115 由于工艺管道振动引起振动超标，大检修期间已委托西安交大进行振动分析，对泵进出口管线进行加固。应用加固措施后，机泵振动由C、D 区降至B 区。

5.3 严格管控设备振动的ABCD 状态

基于机泵离线状态监测为基础的设备预知维修管理，就是获取处理设备的大量数据信息，首先将振动处于C、D 区域的机泵振动大的原因通过数据分析诊断定案，保证全厂机泵振动处于A、B 区域，提高设备本质安全水平。

5.3.1 玉门炼厂要求

总结这一阶段转动设备的管理模式，通过不同层次的巡检及状态监测，机泵的运行效果在逐步提升，但距离同行业还有很大差距。目前炼化板块27 家炼化企业共对72 085 台机泵进行了测振，其中振动烈度等级为A、B、C、D 级的机泵数量分别占机泵监测总数的52.60%、46.02%、1.25%、0.13%，也就是说98.62%的机泵振动级别达到B 级以上，全厂目前B 级以上仅为91.98%。

面对压力，提出了在2020 年实现机泵振动级别达到B 级以上98%的管理目标：①对振动处于区域D 的机泵，要在振动状态整改中首先消除；②对于振动处于区域C 的机泵，由于机器振动速率的有效值不正常，已经不适合继续使用，只能维持有限的一段使用时间，建议在下次维护中进行检测维修，或者有计划地进行维修，振动处于区域C 的机泵也同样要严格管控，在振动状态整改中，逐渐消除，使全厂机泵的运行状态处于A、B区域，利用预知维修的理念管控设备的振动状态，使设备的完好状态大幅度提升，极大降低机泵的故障率；③要求出现超标运行情况后，车间设备管理人员应积极应对，协同车间生产部门、机修车间、机动科等有关单位查找原因，制定解决方案，不得消极拖延，机动科将严加考核。

5.3.2 玉门炼厂机泵运行情况

2019 年检修后全厂实际离线监测设备201 台（塔底泵、高危泵）：南区105 台，北区96 台，停运23 台；运行在B 区以内159 台，占比79.10%；处于C 区26 台，占比12.94%；处于D 区16 台，占比7.96%。

2019 年11 月对全厂运行机泵208 台（其中高危泵85 台）进行离线监测汇总：运行在B 区以内194 台，占比93.27%；处于C 区13 台，占比6.25；处于D 区1 台，占比0.48%。

可以看出，玉门炼厂机泵振动超标情况整体呈持续下降趋势，检修后通过一个半月时间的机泵振动超标治理，振动超标机泵大幅下降了66.67%，后续将会继续开展振动长期超标机泵的攻关工作，计划运行在B 区以内的机泵占比达到98%。