唐　偉　潘從錦　嚴錫琳　姜文波　于江龍（.新疆克拉瑪依市科比技術有限公司　新疆　克拉瑪依　.新疆克拉瑪依石化公司　新疆　克拉瑪依）

狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術在石化企業(yè)的應用

唐偉1潘從錦2嚴錫琳2姜文波2于江龍2
（1.新疆克拉瑪依市科比技術有限公司新疆克拉瑪依2.新疆克拉瑪依石化公司新疆克拉瑪依）

旋轉設備振動監(jiān)測技術、往復壓縮機狀態(tài)監(jiān)測技術、油液鐵譜分析技術在石化企業(yè)關鍵設備中的應用，及時發(fā)現和排除設備故障及隱患，提高設備運行可靠性。

狀態(tài)監(jiān)測故障診斷應用與效果

一、設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術概述

設備狀態(tài)監(jiān)測通常是指通過測定設備某些特征參數（振動、溫度、超聲波等），來檢查其狀態(tài)是否正常，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術通過了解和掌握設備使用狀態(tài)，對設備可能要發(fā)生的或已經發(fā)生的故障進行預報、分析、判斷，確定故障性質、類別、程度、原因、部位，指出故障發(fā)生和發(fā)展的趨勢及后果，提出控制故障繼續(xù)發(fā)展的措施，通過采取調整、維修、治理的對策消除故障，最終使設備恢復正常狀態(tài)。

1.旋轉設備振動監(jiān)測診斷技術

振動信號分析技術是轉動機械故障診斷中應用最廣泛，也是最行之有效的方法。對轉動設備的振動信號測試和分析，可獲得機體、轉子或其他零件部位的振動量值、頻率和相位3個要素，經過對信號的分析處理與識別，可能了解到機器的振動特點、結構強弱、振動來源，故障部位和故障原因，為診斷決策提供了依據。因此，利用振動信號診斷故障的技術應用最為普遍。一方面，振動是回轉機械運行中的最主要問題，另一方面振動信號包含了豐富的機械運行狀態(tài)信息，且信號易于拾取，便于在不影響機器運行的情況下，進行監(jiān)測和診斷。

（1）由機械振動引起的設備損壞率很高，振動大即是設備有故障的表現。據統(tǒng)計，因各種原因引起的機械振動故障率達60%以上，因此目前很多大中型企業(yè)的重要機泵設備，都備有振動信號檢測儀器，進行離線或在線監(jiān)測，用以判斷故障，預報事故。

（2）振動信號中包含有豐富的機械狀態(tài)信息量。很多機器設計是否合理、零部件是否存在傾斜、制作和安裝質量是否符合要求、運行操作是否合適、軸承等諸多原因造成的故障，都能從振動狀態(tài)信息中反映出來。

（3）振動信號轉變?yōu)殡娦盘柡螅阌谶M行數據處理與分析，處理成為多種能夠反映故障狀態(tài)的特征信息譜圖，為進一步識別故障提供依據。利用振動信號診斷設備故障已成為當前各種監(jiān)測技術中的主要方法。

2.往復壓縮機狀態(tài)監(jiān)測技術

往復式壓縮機結構復雜、零部件較多，運動過程中氣閥的啟、閉，活塞、連桿、十字頭往復運動時產生撞擊和噪聲，并且各氣缸之間的撞擊和噪聲相互干擾，如果采用常規(guī)頻譜分析的手段，頻譜圖上將呈現連續(xù)而密集的寬帶譜線，故障特征信息被背景噪聲所湮沒，難以提取和識別，而且振動對氣體泄漏也不敏感，沖擊、漏氣和摩擦是往復機械最主要的信號類型。

往復機械與旋轉設備故障診斷不同的是，不再將振動分析作為唯一的測試手段，不再以振幅的高低作為判斷故障的依據。往復設備監(jiān)測與診斷的基本理念是根據不同事件所產生特征信號的不同，采取不同的監(jiān)測手段及頻率分析范圍，去除噪聲干擾，準確提取故障特征信號。通過監(jiān)測相對于曲軸轉角的壓力、振動、超聲波信號，將各類事件如氣門開啟與關閉、氣缸壓縮與膨脹和監(jiān)測信號對應起來，從而更加有效地分析和判斷事件具體性質，得到有價值的信息。

通過壓縮機氣缸壓力-容積曲線，即PV曲線，可以計算出氣缸功率、容積效率、進排氣閥的功率損失以及排氣量、活塞桿負載荷、反向角等性能參數。分析PV曲線、LogP-LogV的n值、流量平衡和超聲波信號，判斷進排氣閥是否漏氣、活塞環(huán)是否竄漏；通過分析氣閥相位振動、超聲波曲線和溫度，分析氣閥開啟關閉狀態(tài)，判斷氣閥顫振、彈簧折斷、閥片斷裂等故障；通過分析氣缸和十字頭的振動信號，判斷缸套擦傷、活塞環(huán)斷裂、十字頭損傷、間隙過大和機械松動等故障，見表1。

3.油液鐵譜分析技術

潤滑管理在設備管理中占據重要地位，而油液監(jiān)測在潤滑管理中又是中心環(huán)節(jié)，它關系到設備正常運轉、減少摩擦磨損、延長設備使用壽命，降低生產成本等一系列重要問題。油液鐵譜分析，掌握設備運行狀態(tài)，預報設備可能發(fā)生的故障，避免設備事故；通過檢測在用油液的鐵譜的異常變化，預報機組可能發(fā)生的故障，分析確定故障發(fā)生部位、類型及原因，采取措施，避免事故。

二、使用儀器

（1）利用美國恩泰克公司生產的Enpac2500便攜式振動分析儀對旋轉設備及管線進行振動數據采集，利用Emonitor V3.3專用分析軟件對數據進行頻譜分析。

（2）往復壓縮機離線監(jiān)測儀器是美國windrock公司生產的精密分析儀RT9260，由TECIP－TRAP9260監(jiān)測硬件和RTwin9.3分析軟件兩部分組成。TECIP－TRAP9260主要由數據采集儀、壓力傳感器、超聲波傳感器、振動和加速度傳感器、溫度傳感器組成。

（3）利用FTP－X2型分析式鐵譜儀與2020雙色鐵譜監(jiān)測分析顯微鏡對油液進行分析。

表1　壓縮機監(jiān)測診斷與信號選擇方式

三、應用效果分析

（1）改善了機組運行工況。通過對關鍵設備的監(jiān)測分析，實時掌握設備性能狀況，及時調整工藝參數，減少不必要的損耗，使機組平均效率保持在90%以上。

（2）及時消除隱患并降低機組故障停機率。通過對石化廠關鍵設備實施振動監(jiān)測診斷，先后發(fā)現軸承故障、對中不良、動靜摩擦、汽蝕等故障隱患32起，先后發(fā)現壓縮機軸瓦磨損、氣閥泄漏、閥片斷裂、彈簧脫落、活塞環(huán)磨損竄漏、機械松動等故障隱患16起；潤滑油異常磨粒故障10起。由于這些故障隱患得到及時修復和排除，避免了多起惡性事故的發(fā)生，機組運行效率及可靠性得到了明顯提高，很大程度上減少了因突發(fā)故障造成的停機，使機組平均故障率由2013年的1.01%下降到2014年的0.29%。

（3）經濟效益明顯。由于機組運行效率提高，故障停機時間減少，維修保養(yǎng)次數減少，材料消耗和人工費用降低。僅2014年維修費用就節(jié)省100多萬元。狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術有效避免或減少設備事故的發(fā)生，提高機組運行效率和可靠性，實現視情維修，對提高現代企業(yè)設備管理水平發(fā)揮重要作用，對公司安全生產、改善勞動條件，合理有效地利用能源，節(jié)省原材料，促進科學技術進步具有積極推動作用。同時在行業(yè)內樹立了良好典范。

四、結束語

運用狀態(tài)監(jiān)測技術可以方便、快捷、有效地把握設備運行狀態(tài)，將故障消除在萌芽狀態(tài)，避免設備故障事故帶來的環(huán)境污染，克服過去在維修中長期存在的“過剩維修”和“維修不足”現象，從而提高設備可靠性，延長設備使用壽命，也使設備能長周期安全、穩(wěn)定、滿負荷運行，提高企業(yè)的經濟效益會起到良好的效果，具有深遠的積極意義。

〔編輯利文〕

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