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        機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在設(shè)備維修中的應(yīng)用

        2020-11-17 12:57:00韓國(guó)良
        設(shè)備管理與維修 2020年20期
        關(guān)鍵詞:振動(dòng)故障設(shè)備

        韓國(guó)良

        (大慶煉化公司,黑龍江大慶 163000)

        0 引言

        目前大部分石油化工企業(yè)關(guān)鍵機(jī)泵缺少狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),判斷故障的主要手段就是耳聽、手摸、紅外測(cè)溫、殼體測(cè)振等,很難預(yù)測(cè)和分析機(jī)泵存在的潛在故障,只能被動(dòng)的非計(jì)劃性停車,對(duì)設(shè)備運(yùn)行和連續(xù)性生產(chǎn)都十分不利,存在很大的安全隱患。一旦關(guān)鍵或危險(xiǎn)介質(zhì)機(jī)泵發(fā)生故障,如抱軸、密封部件泄漏等,在監(jiān)護(hù)不到位的情況下,極容易導(dǎo)致爆炸、火災(zāi)等事故的發(fā)生,不但給生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失,而且危及在崗人員的生命安全。長(zhǎng)期以來(lái),上述故障是影響安全生產(chǎn)的潛在的重大事故隱患,始終困擾著石油化工企業(yè)的設(shè)備安全生產(chǎn),因此,對(duì)關(guān)鍵機(jī)泵設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)是十分必要的。

        1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

        1.1 體系結(jié)構(gòu)

        機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本架構(gòu)為:機(jī)泵上加裝無(wú)線振動(dòng)以及溫度傳感器,采集機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù);無(wú)線網(wǎng)關(guān)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、上傳波形及特征值、下傳測(cè)量定義、管理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合;無(wú)線網(wǎng)關(guān)通過(guò)光纖與企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將無(wú)線網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的狀態(tài)處理,系統(tǒng)平臺(tái)除常見的故障報(bào)警、圖譜分析診斷功能外,還需具有故障狀態(tài)預(yù)警、故障狀態(tài)分析診斷、機(jī)泵能耗和效能分析功能。診斷專網(wǎng)內(nèi)用戶以Web 瀏覽模式,使用專業(yè)可視化工具調(diào)取、分析各類數(shù)據(jù)。機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

        1.2 硬件配置

        狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由3 部分組成,分別是采集數(shù)據(jù)的無(wú)線傳感器、分配網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線網(wǎng)關(guān)、處理數(shù)據(jù)的服務(wù)器。

        (1)無(wú)線傳感器:是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)分散、布線復(fù)雜的設(shè)備專門開發(fā)的無(wú)線監(jiān)測(cè)設(shè)備,可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)和溫度信號(hào)的同時(shí)采集,振動(dòng)信號(hào)包括速度、加速度和位移3 種,且數(shù)據(jù)采集為持續(xù)量,后續(xù)可做頻譜波形分析使用。數(shù)據(jù)采集后,監(jiān)測(cè)器是通過(guò)無(wú)線的方式將數(shù)據(jù)回傳,避免了現(xiàn)場(chǎng)布線的繁瑣工作,大大降低了企業(yè)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)的難度。

        (2)無(wú)線網(wǎng)關(guān):是狀態(tài)監(jiān)測(cè)方案的重要組成部分,負(fù)責(zé)無(wú)線監(jiān)測(cè)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸與通信;接收無(wú)線監(jiān)測(cè)器傳來(lái)的振動(dòng)與溫度數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器;同時(shí),也能夠從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器接受指令并下達(dá)給無(wú)線監(jiān)測(cè)器。

        圖1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

        (3)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器:實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)存儲(chǔ)、自動(dòng)分析和自動(dòng)報(bào)警,并對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行早期診斷與趨勢(shì)預(yù)測(cè),為實(shí)現(xiàn)基于設(shè)備狀態(tài)的預(yù)知維修提供標(biāo)準(zhǔn)量化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        1.3 軟件配置

        監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)平臺(tái)及其相應(yīng)的應(yīng)用軟件和組件,具備良好的開放性、擴(kuò)展性、可靠性。基于Linux 運(yùn)行環(huán)境,采用Spring Cloud 微服務(wù)、多機(jī)群分布式架構(gòu),內(nèi)部處理使用Spark、Redis 等關(guān)鍵模組,利用Rabbitmq 消息發(fā)布組件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,支持流計(jì)算功能和具備水平擴(kuò)展能力;采用關(guān)系型數(shù)據(jù)(MySQL)和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(MongoDB),支持不同格式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理;支持運(yùn)行TensorFlow 庫(kù)、Mllib 機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)??筛鶕?jù)不同機(jī)泵及其運(yùn)行特點(diǎn),設(shè)定有效的故障報(bào)警門限值,具備泵群振動(dòng)及溫度的趨勢(shì)、多數(shù)據(jù)獨(dú)立瀏覽、聲光報(bào)警等功能。功能包括:速度有效值(2 Hz~1 kHz)、加速度值、軸承溫度、軸承狀態(tài),同時(shí)顯示上述功能的趨勢(shì)預(yù)警、閾值預(yù)警,實(shí)時(shí)顯示,歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(自定義時(shí)間節(jié)點(diǎn)查詢);具備豐富的數(shù)據(jù)分析功能,可以提供趨勢(shì)圖、時(shí)域波形、頻譜、包絡(luò)解調(diào)、多波形、多頻譜等多種分析譜圖。

        2 應(yīng)用案例

        2.1 熱油泵軸承損傷故障診斷案例

        某化工廠熱油泵是裝置的核心設(shè)備,設(shè)備一旦發(fā)生故障沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理將影響到裝置的平穩(wěn)運(yùn)行,其設(shè)備結(jié)構(gòu)為電機(jī)+聯(lián)軸器+離心泵,電機(jī)軸承型號(hào)NSK6314,泵軸承型號(hào)6312,工況轉(zhuǎn)速2975 r/min,功率400 kW。2018 年9 月15 日設(shè)備啟機(jī)運(yùn)行,泵驅(qū)動(dòng)端水平方向振動(dòng)速度值3.1 mm/s,振動(dòng)值并不超標(biāo),但是通過(guò)狀態(tài)診斷系統(tǒng)分析:油泵驅(qū)動(dòng)端速度頻譜、加速度頻譜及加速度包絡(luò)頻譜中都以153.75 Hz 及其倍頻為主,與6312 軸承外圈故障頻率接近,泵振動(dòng)頻譜如圖2 所示,且加速度和加速度包絡(luò)幅值較高。

        圖2 泵振動(dòng)頻譜

        9 月26 日機(jī)泵檢修更換軸承,振動(dòng)數(shù)值下降到1.1 mm/s,軸承切開后可見外圈整個(gè)圓周存在剝落,多個(gè)滾動(dòng)體表面可見剝落,內(nèi)圈輕微剝落,其中外圈損傷尤其明顯,與診斷結(jié)論一致。

        2.2 熱油泵葉輪堵塞故障診斷案例

        2020 年4 月27 日,某在運(yùn)熱油泵非驅(qū)動(dòng)端水平振動(dòng)值持續(xù)升高,并且發(fā)生報(bào)警,振動(dòng)趨勢(shì)如圖3 所示。設(shè)備人員通過(guò)狀態(tài)系統(tǒng)提供的頻譜分析和包絡(luò)分析發(fā)現(xiàn),振動(dòng)頻譜主要以轉(zhuǎn)頻為主,包絡(luò)頻譜中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的軸承缺陷頻率,現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)泵的潤(rùn)滑油檢查未發(fā)現(xiàn)有缺油現(xiàn)象,且軸承溫度沒(méi)有明顯的升高,所以振動(dòng)升高的主要原因可能是葉輪發(fā)生故障,排除軸承故障的可能,由于振動(dòng)超標(biāo)嚴(yán)重,設(shè)備立刻被解體檢修。檢查發(fā)現(xiàn),葉輪被油塊堵塞,清理后回裝,設(shè)備振動(dòng)恢復(fù)。

        圖3 熱油泵非驅(qū)動(dòng)端水平振動(dòng)趨勢(shì)

        3 結(jié)束語(yǔ)

        在使用機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后,帶來(lái)以下益處:

        (1)大幅度減少機(jī)泵惡性事故的發(fā)生。

        (2)能及時(shí)報(bào)警,提前采取措施,消除故障發(fā)生的條件,減少非計(jì)劃停機(jī),延長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期。

        (3)為檢維修提供科學(xué)依據(jù),可以避免過(guò)度檢測(cè)或者檢測(cè)不足,同時(shí)使檢修有的放矢,對(duì)癥下藥,降低檢維修費(fèi)用。

        (4)保證機(jī)泵長(zhǎng)周期、穩(wěn)定運(yùn)行,提高企業(yè)“潛在”利潤(rùn),增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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