陳 瓊

(陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司延安石油化工廠，陜西 延安 727406)

石油化工工業(yè)生產(chǎn)具有連續(xù)性，要求生產(chǎn)設(shè)備可靠、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，這就要求在設(shè)備生命周期內(nèi)不發(fā)生或盡量少發(fā)生故障。導(dǎo)致機(jī)械故障的原因很多，如不恰當(dāng)?shù)牟僮?、保養(yǎng)、維修，乃至機(jī)械設(shè)計(jì)欠妥。石油化工生產(chǎn)設(shè)備的日常管理主要是通過操作方法的培訓(xùn)，使相關(guān)人員正確進(jìn)行設(shè)備的日常保養(yǎng)和維修。

丁京針對(duì)離心機(jī)、搪瓷釜及機(jī)泵密封等設(shè)備檢修中，由于對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)和檢修過程的理解不清乃至錯(cuò)誤，造成返修率高、備件使用減少甚至出現(xiàn)事故的問題，進(jìn)行了具體分析，并給出了有效的處理方法[1]。王榮等介紹了旋轉(zhuǎn)設(shè)備軸位移探頭在檢修后的調(diào)整流程和技術(shù)要求，并給出了探頭監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方法[2]。梁瑞等基于風(fēng)險(xiǎn)與壽命的設(shè)計(jì)理念，在設(shè)計(jì)階段全面分析了承壓設(shè)備在建造和使用過程中可能出現(xiàn)的失效模式，建立了包括主要失效模式及風(fēng)險(xiǎn)控制等方面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系。根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行失效可能性、失效后果和風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算，找出高風(fēng)險(xiǎn)工況與部位，提出了防止這些失效的方法和措施，將風(fēng)險(xiǎn)控制在可以接受的水平[3]。

筆者將狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)設(shè)備的日常管理中，對(duì)工況參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并依據(jù)所得數(shù)據(jù)分析故障現(xiàn)象和原因，從而有針對(duì)性地合理規(guī)劃設(shè)備的保養(yǎng)和檢、維修時(shí)間。

1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)①

石油化工生產(chǎn)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)通常指通過測(cè)定設(shè)備的某一特征參數(shù)(如振動(dòng)、溫度及位移等)，將測(cè)量值與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，判斷其狀態(tài)是否發(fā)生異常。而設(shè)備故障診斷技術(shù)則是通過測(cè)量并記錄工況參數(shù)數(shù)據(jù)，掌握設(shè)備的在線狀態(tài)，結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行歷史狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)設(shè)備可能發(fā)生的或已經(jīng)發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)報(bào)、分析與判斷，從而確定故障性質(zhì)、類別、程度、原因和部位，指出故障發(fā)生與發(fā)展的趨勢(shì)和后果，提出控制故障發(fā)展的措施，通過調(diào)整、維修和治理的對(duì)策消除故障，最終使設(shè)備恢復(fù)正常狀態(tài)[4]。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的目的是：當(dāng)設(shè)備處于異常狀態(tài)時(shí)，快速準(zhǔn)確地判斷出設(shè)備的故障部位，縮短維修時(shí)間，降低維修費(fèi)用，降低由于設(shè)備故障而產(chǎn)生的損失。通過該技術(shù)的應(yīng)用，制定出合理的保養(yǎng)和維修計(jì)劃，有效延長設(shè)備的使用壽命，從而提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

2 應(yīng)用效果

應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，將所測(cè)得的數(shù)據(jù)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)＜医?jīng)驗(yàn)相對(duì)比[5]，跟蹤監(jiān)測(cè)有故障預(yù)兆的設(shè)備，避免故障停機(jī)，確保正常生產(chǎn)運(yùn)行。

陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司延安石油化工廠根據(jù)OPENpredictor預(yù)知維修專家系統(tǒng)定期對(duì)大型機(jī)組的性能進(jìn)行評(píng)估，現(xiàn)以丙烷壓縮機(jī)組201-K-101為例說明狀態(tài)監(jiān)測(cè)效果。該機(jī)組由蒸汽輪機(jī)和離心式壓縮機(jī)組成，其工作轉(zhuǎn)速為3 700r/min、功率5 038kW、流量244 142m3/h。

圖1為2012年4月25日采集的數(shù)據(jù)，可以看出狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)對(duì)丙烷壓縮機(jī)主要各軸承位置的溫度、振動(dòng)和位移進(jìn)行監(jiān)控的結(jié)果。表1、2分別列舉了監(jiān)測(cè)到的各軸承位置的實(shí)時(shí)溫度和振動(dòng)數(shù)據(jù)。

圖1 201-K-101丙烷壓縮機(jī)監(jiān)測(cè)人機(jī)界面

表2 各軸承位置振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

圖2為汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)端VE1804測(cè)點(diǎn)恒帶寬百分比分析方法圖示，蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承存在0.42X～0.48X信號(hào)能量，有油膜渦動(dòng)現(xiàn)象。

圖2 汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)端VE1804測(cè)點(diǎn)恒帶寬百分比分析

圖3為汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)端VE1803測(cè)點(diǎn)軸心軌跡分析方法圖示，可以看出軸心軌跡紊亂，可能為油膜渦動(dòng)所致。

圖3 汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)端VE1803測(cè)點(diǎn)軸心軌跡分析

常用機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)詳見表3。其中A、B對(duì)應(yīng)健康指數(shù)為Ⅰ級(jí)；C對(duì)應(yīng)健康指數(shù)為Ⅱ級(jí)；D對(duì)應(yīng)健康指數(shù)為Ⅲ級(jí)。Ⅰ類指發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)器的單獨(dú)部件，它們完整地連接到正常運(yùn)行狀況的整機(jī)上(15kW以下的電機(jī)是這類機(jī)器的典型例子)；Ⅱ類為無專門基礎(chǔ)的中型機(jī)器(15～75kW輸出功率的電機(jī))，在專門基礎(chǔ)上剛性安裝的發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)器(300kW以下)；Ⅲ類為具有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，并且安裝在剛性的重型基礎(chǔ)上的大型原動(dòng)機(jī)和其他大型機(jī)器，基礎(chǔ)在振動(dòng)測(cè)量方向上相對(duì)是剛性的；Ⅳ類具有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，安裝在基礎(chǔ)上的大型原動(dòng)機(jī)和其他大型機(jī)器，其基礎(chǔ)在振動(dòng)測(cè)量方向上相對(duì)是柔性的(如輸出功率大于10MW的汽輪發(fā)電機(jī)組和燃汽輪機(jī))。A級(jí)指機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)級(jí)，此時(shí)機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)為“良好”；B級(jí)已超過正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)級(jí)，但對(duì)機(jī)器的工作質(zhì)量尚無顯著影響，此時(shí)運(yùn)行狀態(tài)為“容許”；C級(jí)為機(jī)器的振動(dòng)已達(dá)到相當(dāng)劇烈的程度，致使機(jī)器只能勉強(qiáng)維持工作，此時(shí)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)為“可容忍”；D級(jí)時(shí)機(jī)器的振動(dòng)已達(dá)到使其不能運(yùn)轉(zhuǎn)、工作的狀態(tài)，此時(shí)機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)為“不允許”。

表3 幾種常用機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

可以看出，該機(jī)組總體工況良好，振動(dòng)水平遠(yuǎn)低于報(bào)警線。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6075.1-1999 idt ISO10816-1：1995規(guī)定的設(shè)備診斷標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)備屬于Ⅲ類(表3)，各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)烈度(表2)為A(表3，測(cè)量最高值1.60mm/s，在0.28～1.80mm/s)，機(jī)組健康評(píng)價(jià)指數(shù)為Ⅰ級(jí)。

根據(jù)2012年4月25日使用OPENpredictor預(yù)知維修專家系統(tǒng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行的健康分析評(píng)估：機(jī)組總體狀態(tài)良好，振動(dòng)水平遠(yuǎn)低于報(bào)警線；蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承存在0.42X～0.48X信號(hào)能量，判斷為油膜渦動(dòng)，需注意觀察。

3 結(jié)束語

狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)能有效地對(duì)石油化工生產(chǎn)設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析潛在故障，提出維護(hù)建議，強(qiáng)化設(shè)備維護(hù)管理質(zhì)量。相關(guān)技術(shù)人員和操作人員在日常工作中需要不斷思考、積累，準(zhǔn)確合理地運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，以提高維護(hù)水平，保證設(shè)備平穩(wěn)正常運(yùn)行，有效控制設(shè)備維修費(fèi)用，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。