劉 軍

（黑化集團公司焦化廠 黑龍江 富拉爾基 161041）

1 化工機械設備概述

在現代化工行業(yè)中，化工機械（chemical machinery）是化學工業(yè)生產中所用的機器和設備的總稱。化工生產中為了將原料加工成一定規(guī)格的成品，往往需要經過原料預處理、化學反應以及反應產物的分離和提煉等一系列化工過程，實現這些過程所用的機械，常常都被劃歸為化工機械?，F代的工業(yè)生產，其過程日趨向大型化和集成化的方向發(fā)展。一臺正在運行著的化工設備，其整體實際上是一個極為復雜的大的系統(tǒng)。而當這個系統(tǒng)中的某個環(huán)節(jié)突然發(fā)生故障，如果不及時的進行處理，那么就會有可能引起整個運行系統(tǒng)的故障，并不斷擴大，進而導致整個運行系統(tǒng)的重大事故的發(fā)生?；C械設備狀態(tài)的診斷與分析已成為整個化工生產過程中極為關鍵的一環(huán)。

1.1 化工機械分類

化工機械通?？煞譃閮纱箢悾孩倩C器。指主要作用部件為運動的機械，如各種過濾機，破碎機，離心分離機、旋轉窯、攪拌機、旋轉干燥機以及流體輸送機械等。②化工設備。指主要作用部件是靜止的或者只有很少運動的機械，如各種容器（槽、罐、釜等）、普通窯、塔器、反應器、換熱器、普通干燥器、蒸發(fā)器，反應爐、電解槽、結晶設備、傳質設備、吸附設備、流態(tài)化設備、普通分離設備以及離子設備等?；C械的劃分是不嚴格的，一些流體輸送機械（如泵、風機和壓縮機等）在化工部門常被稱作化工機械，但同時它們又是各種工業(yè)生產中的通用機械。近代化工機械的設計和制造，除了依賴于機械工程和材料工程的發(fā)展外，還與化學工藝和化學工程的發(fā)展緊密相關?；C械主要研究機械的耐腐蝕等，還有電化學等范圍。

1.2 化工機械的性能

化工產品的質量、產量和成本，在很大程度上取決于化工機械的完善程度，而化工機械本身的特點必須能適應化工過程中經常會遇到的高溫、高壓、高真空、超低壓、易燃、易爆以及強腐蝕性等特殊條件。近代化學工業(yè)要求化工機械：①具有連續(xù)運轉的安全可靠性。②在一定操作條件下（如溫度、壓力等）具有足夠的機械強度。③具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。④密封性好。⑤高效率和低能耗。

1.3 化工機械的特點

化工機械是化學工廠中必不可少的生產裝備，化工機械有別于其他機械的顯著特點是：（1）涉及的能量形式多種多樣，相互間轉換過程也很復雜，最常見的能量形式有熱能、機械能、化學能、電磁能等；（2）工質性質多變，如其組成、組分及其相態(tài)的多變等；（3）運行工況域十分寬闊，操作參數特殊，如高低壓、高低轉速、高低溫、高低粘度等；（4）具有優(yōu)良的適應不同化學性質要求的特點。從而構成了化工機械裝備特殊結構的千變萬化。大體上可以分為化工設備和化工機器兩類。化工設備包括各種容器如熱置換器、塔器、反應器等。其主要作用部件一般是靜止的?；蛘咧挥泻苌龠\動的?；C器包括離心機、過濾機、破碎機、旋轉窯和旋轉干燥機等。其主要作用部件是經常運動的，如各專用泵、壓縮機、運輸機等。都具有化工機器的特點。

2 化工機械設備狀態(tài)診斷與分析的作用

狀態(tài)診斷就是利用現有的已知信息去認識那些含有不可知信息的系統(tǒng)的主要特性、狀態(tài)，并分析它的發(fā)展趨勢，在深入分析的基礎上，對化工機械設備狀態(tài)進行診斷，并對可能發(fā)生的故障做早期的預報，然后對未來的發(fā)展進行預測。對要采取的行動進行決策?；C械設備狀態(tài)診斷與分析的主要作用具體可分為以下幾點：

2.1 從設備運行特征的信號中，快速提取對狀態(tài)診斷有用的運行信息，從而確定檢測設備的各項功能是否運行正常。

2.2 根據運行設備的獨有特征信號，進行故障內容的確定，并確定故障部位、形成程度和未來的發(fā)展趨勢，進行深入的狀態(tài)分析后作出決策。

2.3 對運行設備可能發(fā)生的機械故障，能夠做出早期的預報，從而保障化工設備的安全和可靠的運行，進而使化工設備發(fā)揮最大的效益。

2.4 通過化工機械設備狀態(tài)診斷與分析，能夠評定化工設備的動態(tài)性能和前期的設備維修質量。

2.5 對化工機械設備先前發(fā)生的設備故障進行及時、準確地狀態(tài)檢測，然后確定發(fā)生的原因，在分析基礎上，快速決定進一步維修的措施。

3 化工機械設備狀態(tài)診斷與分析的中運用的主要技術

化工機械設備狀態(tài)的診斷是通過對運行設備的運行狀態(tài)進行檢測，并對出現異常設備的故障進行快速分析診斷，從而給設備維修提供支持，提高企業(yè)經濟效益。具體為以下幾種：

3.1 電子及計算技術。能夠保障化工機械設備狀態(tài)的安全可靠運行，使化工機械設備發(fā)揮最大的效益。利用一些專用的儀器設備對新的信號進行拾取和分析，并根據不同設備的獨有特征的信號確定化工機械設備的故障內容，進行分析后，確定化工機械設備狀態(tài)的分析結論，并進一步得出化工機械設備的處理方法，根據設備故障的部位，狀態(tài)程度和未來發(fā)展趨勢，作出決策。

3.2 油分析技術。機械零件失效的主要形式和原因有三種，即腐蝕、疲勞和磨損。而磨損失效約占機械零件失效故障的50%左右，所以，油分析技術在化工機械設備狀態(tài)監(jiān)測和診斷中越來越顯示重要。

3.3 溫測技術。溫度與機器運行狀態(tài)有密切的關系。以溫度為指標的測試技術，非常適合進行在線測量。運用中，紅外測溫技術能夠進行非接觸式和遠距離測試，所以現在運用越來越普遍，檢測時可以直接讀出測點溫度的數值，所以，對設備利用溫度進行診斷，可以起到快速見效的效果。

3.4 聲、振測試及其分析技術。對發(fā)生故障的設備，要能夠及時和準確地確定發(fā)生的原因，機器設備運行狀態(tài)的好壞與機器的振動有著很重要的聯(lián)系，目前，聲、振測試是評定維修質量和設備的動態(tài)性能，最好的技術，也是狀態(tài)診斷和狀態(tài)監(jiān)測技術中，應用最普遍的技術，并且，目前已取得了不錯的應用效果。

3.5 無損檢測技術。無損監(jiān)測技術是獨立的一種技術，如超聲，磁粉、著色滲透的表面裂紋的探傷，以及探傷等技術。人們已越來越重視這些技術，用其對大型固定或運動裝置進行監(jiān)測和診斷。

4 化工機械設備狀態(tài)診斷與分析的方法

4.1 化工機械設備狀態(tài)診斷的簡易方法。簡易診斷方法采用了便攜式測振儀拾取信號，并直接由信號的參數或統(tǒng)計量組成指標，根據分析來判定設備是否正常。所以，簡易診斷用在設備狀態(tài)檢測中，可作為再次診斷的基礎。其方法簡單易行、投資少，見效快，受到廣泛的歡迎和重視。

4.2 齒輪故障診斷方法。雖然現代機械設備多種多樣，但齒輪傳動有著結構緊湊、使用效率高、使用的壽命長的優(yōu)點。并且其工作具有可靠、維修方便的特點，所以在運動、動力傳遞、速度變更等方面得到了廣泛的應用。但由于它特有的運行方式，也造成了兩個突出的問題:一是噪聲和振動的傳遞方式大，二是當材質、制造工藝、裝配、熱處理等各個環(huán)節(jié)沒達到理想的運行狀態(tài)時，就會成為重要的誘發(fā)機器故障的因素，因此，齒輪運行狀態(tài)的診斷很復雜。

4.3 功率譜有三種頻結構，分別對應原因如下：（1）山狀譜，主要是結構共振的頻率，如齒輪軸橫向的振動產生的固有頻率。（2）線狀譜，主要是齒輪的嚙合頻率及運動產生的諧波的頻率。（3）隨機譜，主要是隨機振動產生的振動信號。

運行正常的齒輪功率譜可能同時有以上三種頻率結構，幅值都相對小，但是隨著齒輪發(fā)生故障，它的線狀譜的幅值部分會上升。功率譜分析在齒輪故障的診斷中發(fā)揮了越來越大的作用，成為故障診斷和振動監(jiān)測的信號處理技術中應用最廣的技術，對點蝕、大面積磨損等均勻故障有明顯分析效果。

[1]盛兆順，尹琦嶺，設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術及應用[M].化學工業(yè)出版社，2003.

[2]戴東華，設備監(jiān)測與診斷技術的特點及發(fā)展應用[J].企業(yè)技術開發(fā)，1999.