撰文/孫秀華
■111003 遼陽石化設備檢修部 遼寧 遼陽
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智能巡檢在設備故障診斷中的應用
撰文/孫秀華
■111003 遼陽石化設備檢修部 遼寧 遼陽
智能化巡檢是企業(yè)實現(xiàn)全面信息化的重要組成部分,是一次設備管理模式的變革。通過智能巡檢獲取轉(zhuǎn)動機械狀態(tài)信息,基于設備的故障機理,提取故障特征,進行故障診斷,把診斷技術(shù)用于設備一生的各個環(huán)節(jié)。通過設備故障診斷技術(shù)的推廣應用,達到預防為主的目的,有效的避免過維修和欠維修,為裝置平穩(wěn)生產(chǎn)提供了可靠的保障。設備;智能巡檢;故障診斷;預知檢修
設備故障診斷技術(shù)是一種了解和掌握設備在使用過程中的狀態(tài),確定其整體或局部正?;虍惓#缙诎l(fā)現(xiàn)故障及其原因,并能預報故障發(fā)展趨勢的技術(shù)。通俗地講,它是一種給設備“看病”的技術(shù)。本文結(jié)合遼陽石化動力廠空分裝置P1101A冷凍泵,在實際工況條件下采集到的振動故障信號,對設備進行故障診斷的實例,簡單介紹一下設備故障診斷技術(shù)在檢修實際中的應用。
近年來,由于各種監(jiān)測、診斷和預測等新技術(shù)的發(fā)展,石化設備狀態(tài)檢修取得很大的進展。設備檢修部按照設備管理“全員、全過程、全生命周期”的要求,為逐步實現(xiàn)從“事后檢修”向“預知檢修”過渡,從2013年3月1日起,全面啟動智能巡檢工作。8月份,對系統(tǒng)硬件進行升級,在部里配置了一臺專業(yè)級服務器,為各車間監(jiān)測站配置了專用電腦,保證了智能巡檢系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行。2014 年6月,對智能巡檢系統(tǒng)軟件進行了全面升級,系統(tǒng)的分析功能得到進一步完善。目前,已建立起設備檢修部、車間、班組三級管理機制,智能巡檢范圍覆蓋遼陽石化公司7個生產(chǎn)廠的29個生產(chǎn)裝置,對遼化公司各生產(chǎn)裝置重點轉(zhuǎn)動設備進行狀態(tài)監(jiān)測。
智能巡檢工作流程:班組巡檢人員每天按照巡檢任務單和巡檢線路,對設備進行智能巡檢,規(guī)范采集設備數(shù)據(jù)。車間監(jiān)測站負責將數(shù)據(jù)上傳至服務器數(shù)據(jù)庫,對巡檢數(shù)據(jù)進行分析和匯總,填寫“設備檢修部智能巡檢日報表”并發(fā)送到設備檢修部監(jiān)控站;對于報警的設備,分析設備報警原因,將運行趨勢劣化的設備信息及時反饋給裝置方面。設備檢修部監(jiān)控站將各車間“設備檢修部智能巡檢日報表”匯總到“設備檢修部智能巡檢統(tǒng)計表”,每天對服務器數(shù)據(jù)庫內(nèi)的所有報警測點進行匯總,填寫“設備檢修部智能巡檢報警設備統(tǒng)計表”,對連續(xù)3天報警的設備分析報警測點頻譜圖,跟蹤設備運行劣化趨勢曲線圖,及時與各檢修車間溝通,將報警設備運行狀況反饋給裝置方面,明確報警原因,落實解決方案。
a故障真?zhèn)蔚呐袛?/p>
機械設備本身是否真的發(fā)生了故障,是否為儀器失靈或工藝系統(tǒng)波動所造成的假象,是故障診斷首先應解決的問題。由于儀器失靈以及因工藝系統(tǒng)波動或操作不當(特別是在開車或工藝負荷調(diào)整的過程中)而產(chǎn)生的故障常有發(fā)生,因此切忌僅限于一、兩個因素就輕易判斷發(fā)生了機械設備故障,而應該根據(jù)系統(tǒng)、儀表、運行、現(xiàn)場等多方面情況進行綜合的判斷。
b根據(jù)現(xiàn)場提供的機器故障表象(異常聲音、振動異常),完整收集現(xiàn)場信息。
凡是可能引起故障的信息都要收集,例如工藝系統(tǒng)、運行、檢修方面的各種信息,甚至設備的原理、結(jié)構(gòu)、型號等。然后對所收集的信息進行篩選,刪除本身正確、正常、未發(fā)生變化的信息。最后,對剩下的疑點信息采用排除法,逐一去偽存真,特別要注意排除因發(fā)生故障所連帶產(chǎn)生的異?,F(xiàn)象,從而找出導致故障發(fā)生的真正原因。因此,對故障類型的診斷,要找主要矛盾,要找肇事者、排除受害者,在確保準確的前提下,盡可能只明確一條主要故障,即造成故障的真正原因。實在吃不準時也可以多列幾條,但應附加說明其中的主次關系和可能發(fā)生的概率。
c根據(jù)儀器提供的數(shù)據(jù),通過各種圖譜進行分析
通過儀器提供的準確數(shù)據(jù),查看各種譜圖,進行對比分析,感覺一些相關信息不足,有時無法判斷故障的原因,就要及時和現(xiàn)場相關技術(shù)人員溝通,把需要的機器信息補充完整。
d結(jié)合現(xiàn)場提供的相關信息,給出一般性結(jié)論(分清主次);
①故障程度的評估
判斷時,應根據(jù)故障前后有關的運行及監(jiān)測參數(shù)的數(shù)值進行慎重的比較,然后參照有關規(guī)范、規(guī)定及設備的歷史狀況加以綜合判斷。既要考慮原有數(shù)值的大小,更要考慮其變化量的大小,最重要的還是看其當前數(shù)值的大小。
②故障部位的診斷
判斷故障所發(fā)生的具體部位,對停車后的搶修工作有著很重要的指導作用,判斷具體、準確時,可以大大縮短搶修時間,降低檢修費用。判斷時,一定要緊密結(jié)合設備的具體結(jié)構(gòu)特點并參考各方面的信息加以綜合考慮。
③故障趨勢的預測
判斷故障的發(fā)展趨勢,除了對確定是否需要停車有決定性作用外,還對如何維持運行有著具體的指導作用。應著重所發(fā)生故障的自身特點及故障發(fā)生后短時間內(nèi)所呈現(xiàn)的特征來進行判斷。
e根據(jù)故障現(xiàn)象,通過結(jié)論,給出故障機理
從原理上解釋故障現(xiàn)象的故障機理
f給出故障處理的方法
結(jié)合現(xiàn)場情況,由相關現(xiàn)場決策者給出?;谂袛嘁岢隹煽俊⒎€(wěn)妥、切實可行的處理意見,通常需要依次明確以下問題:
①是立即停車檢修,還是維持運行待機修理;
②是降低負荷維持運行,還是滿負荷運行;
③是否需要采取應急措施來維持運行;
④維持運行中需要監(jiān)視、調(diào)整哪些主要的運行參數(shù),具體為何值;
⑤哪些運行參數(shù)變化為何值時需立即停車;
柴油機活塞上行過程中,壓縮壓力大小主要受進氣工況、進氣閥關閉滯后和燃燒室氣密性(氣閥密封性、活塞環(huán)與缸套氣密性等)等影響。壓縮終點壓力的降低會影響柴油機燃燒性能,尤其是低轉(zhuǎn)速低負荷區(qū)域的發(fā)火性能。
⑥停車后的搶修項目,搶修中的重點檢查內(nèi)容及主要控制指標。
g檢查驗證
分析診斷的全過程并不是做出結(jié)論就算結(jié)束了,最后必須檢查驗證診斷結(jié)論及處理決策的結(jié)果。故障分析人員應當了解設備檢修的詳細情況及處理后的效果,同時,對損壞零部件拍照留存,檢查診斷結(jié)論與實際情況是否符合,這是對整個分析過程最有力的總結(jié)。
a機組簡圖
b機組運行情況簡介
遼陽石化動力廠空分裝置P1101A冷凍泵,屬多級離心泵,型號為100D16×6,機械密封,由長春水泵廠生產(chǎn),轉(zhuǎn)速2940RPM,流量50m3/h,揚程53m,該泵連續(xù)運行一年多,一直運行穩(wěn)定,經(jīng)巡檢儀采樣頻率調(diào)整到6400/10000HZ后,發(fā)現(xiàn)在2000HZ處產(chǎn)生另一峰值, 其水平振動3h測點由開始的26.476m/s2上升至40m/s2,最高時可達47.581 m/s2,垂直振值為33.12 m/s2超過預警值。經(jīng)趨勢分析和頻譜分析后,判斷此泵滾動軸承運行出現(xiàn)劣化。于2015年4月22日向空分裝置發(fā)出轉(zhuǎn)機巡檢問題通報單,并開始加強監(jiān)測,安排解體檢修。
c測試分析圖
由轉(zhuǎn)機振動趨勢看,其振動逐漸增高已經(jīng)超過振動危險值40m/s2,后期振動值波動增高,振動劣化嚴重,需停機檢修。
由振動運行狀態(tài)圖對比各測點趨勢圖可看出非驅(qū)動端第4測點振動趨勢并沒有增大,驅(qū)動端軸承箱第3測點振動值有明顯上升,由此推斷非驅(qū)動端軸承運轉(zhuǎn)相對平穩(wěn)。
泵轉(zhuǎn)速2940RPM,主要振動頻率發(fā)生于2465HZ,振值峰值超越危險值18.95%,因此泵軸承發(fā)生故障的可能性極大。第3測點軸承型號為N307,由智能巡檢軟件所得軸承N307故障特征頻率:內(nèi)圈故障頻率321.33HZ,外圈217.67HZ,滾珠122.69HZ。初步判斷軸承N307可能間隙增大,或保持架損壞,導致振動增大。
e維修建議
接觸該軸承部位手感振動明顯,建議解體檢修,檢查泵軸承磨損情況。
f維修反饋及總結(jié)
經(jīng)過拆檢發(fā)現(xiàn),該軸承間隙明顯增大,在拆卸過程中,一個滾子脫落,軸承的潤滑脂發(fā)黑發(fā)硬。
總結(jié):經(jīng)各項圖譜分析判斷出軸承存在故障,經(jīng)過更換軸承檢修,及時避免了離心泵其它惡性事故的發(fā)生,有效降低了維修成本,做到了預知檢修。此案例中,軸承發(fā)生峰值的頻率在2465HZ,可能反映的是由于潤滑不良造成的振動,或由于軸承在運行過程中,間隙增大,而產(chǎn)生的峰值,這有待進一步的探索。
總之,設備檢修部大力開展智能化巡檢工作以來,設備巡檢的技術(shù)含量顯著提升,通過對公司各生產(chǎn)裝置重點轉(zhuǎn)動設備進行狀態(tài)監(jiān)測,全面分析設備運行狀態(tài),為生產(chǎn)裝置提供的維修建議和設備運行劣化預警更具科學依據(jù),使設備運行可靠度大幅提高,這種防患于未然的處理方法為設備由被動維修、計劃維修向預知維修轉(zhuǎn)變提供了保障,大大節(jié)省了維修時間和維修成本,也為設備長周期運轉(zhuǎn)提供了有力的技術(shù)支持。
參考:
[1]盛兆順,尹琦嶺編著.設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)應用—北京:化學工業(yè)出版社,2003
[2]楊國安編著.機械設備故障診斷實用技術(shù)—北京:中國石化出版社,2007 (2013.3重印)
作者簡介:
孫秀華(1970.10.4-),女,1992 年7月畢業(yè)于沈陽化工學院,工學學士,設備工程師,從事設備檢修、安裝、管理及職工培訓工作。