炼化企业机泵全域状态监测创新与应用

王 军，李 犇

（中国石油辽阳石化公司机动设备处，辽宁辽阳 111003）

0 引言

机泵做为转动设备，在长时间运行输送物料的过程中，不可避免会出现腐蚀、堵塞、机封泄漏、轴承损坏等问题，极有可能导致转动部位损坏，甚至由于输送介质泄漏导致中毒、着火、爆炸等事故的发生。在企业对设备安全保障技术的需求十分强烈的情况下，采用先进的监测手段及方法能取得较好的效果。

随着“中国制造2025”规划的提出和工业4.0 所带来的发展机遇，国内外各大企业都在积极实施“智能制造”战略升级。在信息化高速发展的今天，工业智能化已是企业发展的大势所趋，企业实现设备智能化运维管理，保证设备全寿命周期的全覆盖管控，有助于加快人机智能交互，使设备与设备之间、设备与人员之间紧密关联。近两年，辽阳石化公司通过优化原有监测体系架构，建立新的机泵状态监测管理体系，提高了监测措施的实时性、有效性、可扩展性，逐步建立了机泵在线、离线、无线监测网，实现机泵全覆盖监测。通过机泵全域监测平台的应用，高效开展机泵“两治理一监控”、精修等重点工作。通过抓趋势分析、预先管控和设备运行异常管理，强化主动预知维修，机泵运行风险得到有效管控，运行可靠性得到较大提升。

1 机泵全域状态监测平台

通过整合公司全域机泵的振动数据、台账数据、开停车数据和其他业务数据，建立数据标准，实现数据治理，构建全域机泵数据中心。利用机器学习技术、大数据分析技术、人工智能技术，进行智能预警、智能诊断就和性能分析算法模型研究，简化传统的复杂状态监测系统应用限制，降低员工使用门槛，提升监测系统使用效果。实现了基于数字孪生的机泵的状态监测与诊断系统，将数据、模型与三维进行融合与交互，从设备精细化数字孪生与全厂数字孪生两个层面，将数据建模得到的模型和数据分析结果功能结合，实时反映物理系统的详细情况，实现全厂设备状态一览全局、设备异常辅助决策，提升物理系统在寿命周期内的性能表现和用户体验。

通过全域机泵数据整合，利用大数据与工业经验数据基础分析能力，将数据进行集成管理和挖掘，在智能预警与诊断基础上，建立以数据驱动的标准化动设备报警处理检维修的工作流程，基于故障机理库形成相应的维修维护方案库，实现设备的健康状态诊断、评估及预知维护。

当设备故障智能监控系统产生报警，系统自动产生报警通知，相关人员第一时间获得反馈，下一步将进一步深化应用，实现与公司检维修系统的关联，触发检维修流程（故障维修，定期保养），同时可根据检维修记录自动统计备品备件消耗，结合更换记录自动计算平均无故障时间，形成备品备件最优库存。最终检修完成并反馈实际检修情况，自动形成典型故障案例库，大量故障案例的积累，可进一步优化和完善系统维修策略，持续提升设备管理绩效。公司机泵全域状态监测平台见图1。

图1 机泵全域状态监测平台

2 机泵全域状态监测平台故障诊断实例

辽阳石化公司烯烃运行部P102C 锅炉给水泵是装置中非常重要的机泵之一，该泵于2021 年4 月12—15 日施工，对泵头进行更换，4 月19 日启动运行后泵运行稳定，11 月25 日，通过机泵全域监测平台发现该泵两端轴承水平方向振动同时不断增大（图2）。

图2 烯烃运行部裂解装置P102C 泵

通过现场检查该泵润滑油液位正常，油封无泄漏，通过系统查看到泵运行期间轴瓦温度趋势，11 月22—23 日有两次温度峰值，然后快速回落至正常温度（图3）。

图3 P102C 泵驱动端轴瓦2 次温度异常升高

通过轴瓦温度趋势分析，11 月22 日20：00 左右轴瓦温度发生一次突变，23 日2：00 左右故障再次发生，说明轴瓦在22日发生磨损，23 日磨损加剧。通过全域监测平台状态监测结果分析，泵驱动端水平振动频率成分以1 倍频和2 倍频为主。

结合平台相关数据及图谱综合分析认为，该泵轴瓦磨损造成温度异常，并且由于磨损造成两端轴承不同心现象（图4）。

图4 P102C 泵频谱

11 月26 日解体检修发现：轴瓦合金层部分脱落（图5），造成轴瓦内进杂质，破坏了润滑油膜，导致轴瓦、轴的磨损，引起轴瓦温度突然升高。

图5 P102C 泵驱动端轴瓦磨损

通过故障现象及相关图谱分析认为，随着异物被润滑油冲洗掉，轴瓦恢复正常工作状态，异物再次出现时，瓦温随即升高。但由于磨损造成了轴瓦间隙增大，并且泵轴中心位置下降，前后两轴承不对中，导致泵振动偏大，表现为1 倍频、2 倍频明显，与诊断结论吻合。

3 结束语

通过机泵全域状态监测平台的应用，公司机泵故障检修的比例大幅缩减。今后公司将继续深化该平台的创新与应用，利用大数据、故障诊断模型、神经网络等技术，将每台设备建立独立的预警模型，结合系统自学习，对不平衡、不对中、轴承早期故障实现部件级精确诊断、预警，故障预警信息通过手机APP 或短信推送至设备管理人员，保证设备运行24 h 无死角监控，促进设备监控管理模式的改变。整合机、电、仪检修内容，修订转动设备检修规程，从“短期治标”转向“长期治本”，实现全公司机泵运行本质安全，助力公司机泵运行水平再上新台阶。