机泵振动状态监测提升设备预知维修管理水平

黄绿洲

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，石油化工企业主设备基本通过计划性定期维护、事后维护等模式进行设备管理。定期计划维修，即三年一大修，两年一中修，一年一小修，这种模式是典型的以牺牲成本换取设备稳定，维护缺乏科学性和针对性。随着企业规模扩大，设备同时存在使用频率、服役年限和规格型号等差异化现状，如继续沿用计划性维护管理，往往会造成许多无效维护，造成浪费。设备维护目的是使设备长期处于稳定、高效、安全的运行状态，而如何尽可能降低维修费用是又一个问题。但是，设备无论怎么维护，总有损坏停运的可能，如果停运即要事后维修来保证设备再次运行，即预防维护和事后维修总存在着最优的选择。对于油库主设备高使用率和零部件复杂性，故障风险大于维修风险，应采用预防维修为主，以防止设备故障造成停机，减少油库运行风险，降低维修费用。

关键词：机泵振动;原因分析;状态监测;设备预知维修

引言

振动作为机泵常见的不稳定工况，会损耗或损坏机泵形成安全隐患。分析机泵常见振动问题，对装置中机泵应用状态监测技术进行状态监测数据管理、数据分析及故障诊断，捕捉设备运行隐患，做到机泵在振动初期及时发现并采取相应的预防措施，全面提升设备预知维修管理水平，对设备长周期安全运行及玉门炼厂降本增效起到了良好效果。

1异常振动原因

在石油化工生产装置中，机泵输送的流体多为液体或泥浆类流体，通过给流体加压而达到长距离或高压、高速输送的目的。其在转动过程中经常出现几种常见的故障现象，异常振动在这些异常现象中较为常见。机泵异常振动的原因通常有以下几种。（1）吸入口堵塞或不通畅造成吸入困难。解决办法：在吸入口加装滤网，并且在运行前后加装反冲洗装置，保证吸入流体无杂质。（2）吸入管或排出管螺栓未拧紧，运行过程中发生振动。在运行过程中，要加强巡检，发现异常及时处理。（3）叶轮动不平衡造成的径向振动。在泵检修的过程中，要做叶轮动平衡检测，以确保叶轮整体质量分布均匀。（4）流体介质工况发生变化导致叶轮轴向振动。要求操作人员平稳操作，严格执行操作规程，并且做好应急预案，避免非计划停车。（5）滚子轴承或深沟球轴承变形或滚动体损坏造成的径向振动;推力球轴承损坏造成的轴向振动。这两种振动的解决办法：要严格控制轴承质量，从正规厂家购买;安装时，涂抹好润滑脂或向轴承箱内加注规定液位和规定牌号的润滑油。

2机泵振动风险管控措施

2.1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進行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。

2.2机泵振动检测

其基本原理为通过希尔伯特变换将原信号变换为解析信号，此解析信号即构成包络信号。设内圈滚道回转频率为fi（即轴的频率），滚动体在外圈滚道上的通过频率为foc，滚动体在内圈滚道上的通过频率为fic，滚动体公转频率为fcase，滚动体自传频率为froller。假设滚动轴承的外环固定在轴承座上，只有内环随轴一起以频率fi旋转，并做以下假设：滚道与滚动体之间无滑动;径向轴向受载荷是平衡的;轴承各部分元件无变形。根据几何学条件，可得轴承的各故障特征频率如下，其中D为轴承节径，d为滚动体直径，α为滚动轴承接触角，取0，z为滚动体数。

2.3轴承损坏处理方案

机泵停机检修，轴承拆解后发现滚动体、轴承内外滚道有明显剥落现象。两轴承内圈受推面剥落尤其严重，轴承内圈与轴配合面存在烧结。该轴承品牌为SKF，技术协议寿命24000h，该型号轴承用于其他同类型机组，未出现短期损坏现象，可排除轴承质量问题。机泵运行期间设备润滑良好，油质合格。机泵高振动前一段时期内工艺参数未做调整，排除油品质量及工艺操作波动影响。值得关注的是，该泵非驱动端轴承箱自投运以来温度始终偏高，约为68℃。分析引起轴承损坏的主要原因如下。（1）安装问题造成的对中不良，轴承座定位有偏差，两轴承座中心不在一条线上。（2）原始制造问题，平衡鼓盘尺寸核算偏差，机泵轴向力无法良好平衡，非驱动端轴承始终承受较大的轴向力。机泵返制造厂检修，重新核算轴向力，调整平衡鼓盘间隙。更换新轴承后，设备运行平稳，经近2年校核运行，机泵振动烈度1.8mm/s，轴承加速度10～20m/s2，非驱动端轴承箱温度稳定在50℃左右。

2.4传感模块

本系统中所使用的传感模块为智能测振传感器，是系统的关键设备之一，多用于水泵、鼓风机、通风机、空压机等设备的振动状态监测和温度状态监测。该智能测振传感器通过将振动、温度、压力等模拟信号转换成数字信号，再上送给边缘网关，可广泛应用于工业设备现场在线监测。该智能测振传感器能以最小1min的间隔上传数据，数据内容包括三轴加速度（三轴速度）、温度、三轴波形等，数据类型为峰值、平均幅值、有效值、峭度、峭度指标、裕度指标、波形指标、峰值指标、0.5倍频、1倍频、2倍频、3倍频、4倍频、频率、幅值、占比等频域参数，以RS485或自定义协议方式进行通信。频响范围为10～1000Hz，波形最大点数8192，温度分辨率为1℃。

结语

随着数据的积累、趋势的分析，形成设备的基准值，为以后的设备检测提供参考。异常振动也就是超标振动，在检修过程中通过严格执行检修标准来消除振动。一切让数据说话的思想，将在设备预防维护管理起到一个先导性的作用。运用转动设备状态监测技术，通过加强日常离线电子化巡检，找出故障原因，进行故障诊断，实现了全厂转动设备状态的全面、有效监控，有效避免了事故的发生，有针对性地维修节约了大量的维护费用，节约了人力资源，取得了明显的经济效益，全面提升了设备预知维修管理水平。

参考文献：

[1]侯文瑞.预防性设备维护策略及维修知识描述的研究及应用[D].上海交通大学硕士论文.2005：7-8.

[2]李葆文.点检屋-TnPM设备点检管理新视角[M].第一版.北京：机械工业出版社.2010：25-27.

[3]何庆.设备点检维修制技术及应用[M].第一版.北京：机械工业出版社.2009：56-57.

[4]邹萍，张华，马凯蒂，等.面向边缘计算的制造资源感知接入与智能网关技术研究[J].计算机集成制造系统，2020，26（1）：40-48.