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        煤氣鼓風(fēng)機組全生命周期 健康狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用與實踐分析

        2021-12-21 07:13:00肖裕君
        中國設(shè)備工程 2021年23期
        關(guān)鍵詞:特征頻率鼓風(fēng)機煤氣

        肖裕君

        (湖南華菱漣源鋼鐵有限公司,湖南 婁底 417009)

        1 基本情況

        湖南華菱漣源鋼鐵有限公司(簡稱華菱漣鋼)焦化廠配備有2座JN60-89型焦?fàn)t,1座JN43-804型焦?fàn)t,由4臺型號為D850-1.22/0.94的煤氣鼓風(fēng)機對焦?fàn)t產(chǎn)生的煤氣進(jìn)行加壓凈化,并通過煤氣柜進(jìn)行回收利用。4臺煤氣鼓風(fēng)機采取兩開兩備的運行方式,該機組由西安新環(huán)能源有限公司生產(chǎn),2011年9月正式投運,機組出廠只帶有溫度監(jiān)測,設(shè)備采取的是事后維修方式,維修成本高,維修工作量大。隨著云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展,華菱漣鋼于2019年7月在機組相應(yīng)位置上增加應(yīng)力波傳感器進(jìn)行全生命周期狀態(tài)監(jiān)測,對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)異常進(jìn)行分析,有的放矢地進(jìn)行隱患消除。2021年3~4月,發(fā)現(xiàn)機組發(fā)電機驅(qū)動端和非驅(qū)動端應(yīng)力波能量值有上升且結(jié)合軸承故障特征頻率計算判斷軸承存在可能的問題。

        2 工作原理

        設(shè)備全生命周期健康狀態(tài)監(jiān)測采用應(yīng)力波監(jiān)測技術(shù),對設(shè)備的非正常狀態(tài)在早期(一般都集中在人耳聽不到的20kHz以上的頻率36kHz+/-2kHz)、中期(2~20kHz)、晚期(≤2kHz)均能做出反應(yīng),設(shè)備內(nèi)部(主要是軸承、齒輪箱等)金屬體旋轉(zhuǎn)就會發(fā)生周期性或隨機性的摩擦、沖擊,通過量化摩擦、沖擊、負(fù)載變化產(chǎn)生的應(yīng)力波能量,可以很好地發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)設(shè)備內(nèi)部的動態(tài)變化。

        應(yīng)力波系統(tǒng)由感知層、匯聚層、應(yīng)用層3個部分架構(gòu)組成,感知層由新加在設(shè)備上的專屬傳感器通過音頻數(shù)據(jù)線來感知設(shè)備內(nèi)部的應(yīng)力波能量變化;匯聚層由采集箱進(jìn)行數(shù)據(jù)流的匯總、計算處理現(xiàn)場多個應(yīng)力波傳感器的監(jiān)測信息;分析軟件部署在控制室或者管理辦公室,用于診斷分析和處理多個數(shù)據(jù)采集箱匯聚的設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)信息?;谠诰€連續(xù)監(jiān)測,判斷設(shè)備的健康/不健康狀態(tài)、識別設(shè)備發(fā)生故障的時間點及故障惡化趨勢。該系統(tǒng)同時配置設(shè)備健康監(jiān)測手機APP軟件,幫助設(shè)備運維人員更加方便完成設(shè)備健康監(jiān)測,結(jié)合應(yīng)力波診斷技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷效率。

        3 煤氣鼓風(fēng)機組基本情況

        離心鼓風(fēng)機組主要由電機、高速型液力偶合器、變速器、離心鼓風(fēng)機體、潤滑系統(tǒng)、現(xiàn)場監(jiān)測儀表、進(jìn)出口管道及閥門等組成。各組成部分通過齒式聯(lián)軸器聯(lián)接。機組主要參數(shù)見表1。

        表1 電機兩端軸承的各故障特征頻率(表中數(shù)據(jù)資料來源SKF)

        表1 煤氣鼓風(fēng)機主要參數(shù)

        4 檢測及分析過程

        4.1 結(jié)構(gòu)簡圖及測點布置情況

        圖1 為煤氣鼓風(fēng)機組示意圖及應(yīng)力波傳感器測點布置情況。

        圖1 煤氣鼓風(fēng)機簡圖及測點布置

        4.2 機組診斷分析與處理

        4.2.1 機組運行過程及應(yīng)力波能量監(jiān)測分析

        2019年7 月應(yīng)力波系統(tǒng)安裝完成并投入使用,煤氣鼓風(fēng)機組各點應(yīng)力波能量值一直穩(wěn)定運行。2021年4月下旬,監(jiān)測人員在系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)煤氣鼓風(fēng)機電機非驅(qū)動端(測點24)、驅(qū)動端(測點31)應(yīng)力波能量值出現(xiàn)不穩(wěn)定且有上升趨勢,傳統(tǒng)溫度檢測顯示正常無變化,立即安排人員到現(xiàn)場進(jìn)行手動測振也未發(fā)現(xiàn)異常。但從電機非驅(qū)動端測點24的應(yīng)力波能量頻譜圖分析中看出,20.75Hz及357Hz特征頻率單峰突出且一直存在,幅值也相對較高(見圖2)并呈上升趨勢;從電機驅(qū)動端測點31應(yīng)力波能量頻譜圖分析中看出,358Hz特征頻率單峰突出(見圖3),考慮到旋轉(zhuǎn)設(shè)備在頻譜圖中具有較強的特征與故障對應(yīng)關(guān)系,故將軸承存在隱患作為分析的重點。根據(jù)滾動軸承故障特征,分析發(fā)現(xiàn)軸承保持架和軸承外圈特征頻率。

        圖2

        圖3

        4.2.2 對照軸承故障特征頻率進(jìn)行推斷

        煤氣鼓風(fēng)機電機兩端NU220軸承均在外圈故障,其中非驅(qū)動端軸承還出現(xiàn)了保持架故障頻率。在找到明顯對應(yīng)關(guān)系后,公司有計劃地在5月份安排機組倒換將該鼓風(fēng)機進(jìn)行停機檢修,并把電機送專業(yè)廠家進(jìn)行開蓋檢修發(fā)現(xiàn):(1)電機驅(qū)動端NU220軸承座外圈磨損0.07mm,外圈發(fā)黑;(2)電機非驅(qū)動端NU220軸承座磨損0.03mm,外圈發(fā)黑且油環(huán)內(nèi)孔磨損,不隨軸轉(zhuǎn),在軸承箱內(nèi)會竄動;(3)發(fā)現(xiàn)電機有絕緣老化現(xiàn)象,具體見圖4。實際故障與應(yīng)力波監(jiān)測系統(tǒng)分析結(jié)論基本吻合。

        圖4

        5 結(jié)語

        通過此次診斷分析與處理工作可以表明:(1)相比傳統(tǒng)的監(jiān)測手段(油品檢測、振動檢測、溫度檢測等),應(yīng)力波能量監(jiān)測更能較早反應(yīng)出設(shè)備的狀態(tài),應(yīng)力波全生命周期狀態(tài)監(jiān)測與隱患分析貫穿整個設(shè)備運行周期,通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)共享、運用系統(tǒng)自帶的工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,從而實現(xiàn)設(shè)備的精準(zhǔn)監(jiān)控,指導(dǎo)設(shè)備管理人員進(jìn)行有效判斷;(2)改變了原有設(shè)備的常規(guī)檢修思路和方法,從原先常規(guī)檢修模式向以狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)預(yù)測維修和主動維修,不僅提高設(shè)備綜合運行效率,而且可以關(guān)注到設(shè)備的性能是否下降、健康是否衰退、零部件是否磨損、運行風(fēng)險是否升高等不可見因素。在工業(yè)4.0時代,我們關(guān)注的已經(jīng)不僅僅是故障的診斷識別,更關(guān)注的是這些不可見因素的避免和透明化呈現(xiàn),即制造裝備的智能運維與健康管理。

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