李早東，彭 磊

（中國石油蘭州石化公司，甘肅蘭州 730060）

0 引言

某乙烯裝置丙烯精餾塔回流泵是乙烯裝置丙烯精餾系統(tǒng)的重要設(shè)備，其主要作用是輸送精餾塔底介質(zhì)去精餾塔塔頂，形成精餾塔回流系統(tǒng)，為產(chǎn)出合格丙烯提供必要條件。

1 丙烯塔回流泵系統(tǒng)

該丙烯塔回流泵2006 年投產(chǎn)，投用后運(yùn)行良好，泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要參數(shù)見表1。2022 年11 月11 日，該泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)負(fù)載端和自由端振動(dòng)均發(fā)生明顯的上升趨勢。

表1 丙烯塔回流泵基本參數(shù)

2 振動(dòng)分析方法及優(yōu)點(diǎn)

本文主要采用的方法是包絡(luò)譜解調(diào)分析方法。包絡(luò)解調(diào)分析理論的優(yōu)點(diǎn)是，可以將與故障相關(guān)的信息從高頻調(diào)制信號中解調(diào)出來，避免與低頻噪聲混淆。通過利用包絡(luò)解調(diào)原理對軸承的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和故障診斷，能夠盡早發(fā)現(xiàn)軸承早期出現(xiàn)的故障，為軸承的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測和壽命評估提供更多的數(shù)據(jù)支持。

本文研究所采用數(shù)據(jù)均來源于某公司開發(fā)的動(dòng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障預(yù)警平臺(tái)，該設(shè)備振動(dòng)信號傳感器配置位置如圖1所示。

圖1 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測傳感器配置位置

3 振動(dòng)異常分析

3.1 故障現(xiàn)象

分析近一個(gè)月設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)，11 月11 日之前，各測點(diǎn)振動(dòng)速度有效值整體變化趨勢比較平穩(wěn)，其中，1Hv（自由端）、2Hv（負(fù)載端）測點(diǎn)振動(dòng)值2.8～5.5 mm/s，其他測點(diǎn)速度有效值在1.5 mm/s 以內(nèi)。加速度標(biāo)度峰值，除2Ha 測點(diǎn)加速度值在3～23 m/s2區(qū)間內(nèi)大幅變動(dòng)外，其他測點(diǎn)加速度變化趨勢平穩(wěn)，均處于8 m/s2以內(nèi)。11 月11 日開始，1Hv、2Hv 測點(diǎn)速度有效值幅值顯著升高，并呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，最終達(dá)到12 mm/s 左右，2Ha 測點(diǎn)加速度標(biāo)度峰值也隨之不斷波動(dòng)（圖2）。

圖2 丙烯塔電機(jī)振動(dòng)速度和加速度趨勢

3.2 故障分析

1Hv、2Hv 的頻譜圖和包絡(luò)譜圖分析如圖3所示，11月11 日驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)有效值發(fā)生突變前，1Hv、2Hv 測點(diǎn)頻譜主要表現(xiàn)為工頻突出，最高可達(dá)6.15 mm/s，為電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡特征。2Ha 加速度測點(diǎn)頻譜主要貢獻(xiàn)頻率為3512.1 Hz，加速度值為3.64 m/s2，并左右伴有±1001 Hz 的邊帶頻率。包絡(luò)譜分析結(jié)果顯示，軸承2 此時(shí)存在外圈故障頻率，結(jié)合頻譜特性分析外圈故障尚處于早期階段。

圖3 有效值突變前測點(diǎn)頻譜特性

如圖4 所示，有效值突變后1Hv、2Hv 測點(diǎn)頻譜工頻幅值顯著升，高達(dá)12.42 mm/s，說明此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡故障明顯加重，同時(shí)2Ha 測點(diǎn)加速度頻譜中依然是35 101 Hz 為主要貢獻(xiàn)頻率，此時(shí)加速度值高達(dá)5.86 m/s2，且左右伴有±1001 Hz 邊帶頻率，有轉(zhuǎn)子或者軸承松動(dòng)跡象特征。此外，包絡(luò)譜中軸承外圈故障頻率幅值也開始占主導(dǎo)地位，軸承2 外圈故障惡化。

圖4 有效值突變后測點(diǎn)頻譜特性

3.3 故障診斷

根據(jù)故障分析可知，電機(jī)轉(zhuǎn)子存在不平衡特征，電機(jī)軸承運(yùn)行初期，該不平衡特征并不會(huì)對電機(jī)的運(yùn)行造成影響，但隨著電機(jī)運(yùn)行，該不平衡特征最終誘發(fā)軸承故障，導(dǎo)致軸承2 外圈故障的惡化。根據(jù)振動(dòng)值上升情況，建議盡快進(jìn)行檢修，檢查轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡狀態(tài)、是否存在松動(dòng)，并檢查軸承2 外圈損傷情況。

4 檢修情況及后續(xù)運(yùn)行

2022 年11 月17 日對該泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行檢修，更換電機(jī)兩側(cè)軸承。檢修后的電機(jī)振動(dòng)速度有效值由原來的12 mm/s 左右下降至2 mm/s 以下，且運(yùn)行穩(wěn)定。

同時(shí)對拆下的軸承進(jìn)行解體，發(fā)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端圓柱滾子軸承外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體均產(chǎn)生了不同程度的劃痕，驗(yàn)證了此次故障診斷的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)束語

此次丙烯精餾塔回流泵電機(jī)振動(dòng)高的故障診斷，不但精準(zhǔn)地找到了電機(jī)振動(dòng)高的根本原因，為此后的檢修明確了方向，同時(shí)也為電機(jī)精準(zhǔn)檢修和檢修策略的制定提供了依據(jù)和理論支撐。