应用故障诊断技术实现机泵预知检修

应用故障诊断技术实现机泵预知检修

何玺

新疆广汇新能源有限公司 新疆 维吾尔 839303

摘要：目前大部分石油化工企业关键机泵缺少状态监测系统，判断故障的主要手段就是耳听、手摸、红外测温、壳体测振等，很难预测和分析机泵存在的潜在故障，只能被动的非计划性停车，对设备运行和连续性生产都十分不利，存在很大的安全隐患。一旦关键或危险介质机泵发生故障，如抱轴、密封部件泄漏等，在监护不到位的情况下，极容易导致爆炸、火灾等事故的发生，不但给生产企业带来巨大的经济损失，而且危及在岗人员的生命安全。长期以来，上述故障是影响安全生产的潜在的重大事故隐患，始终困扰着石油化工企业的设备安全生产，因此，对关键机泵设置状态监测诊断系统是十分必要的。

关键词：机泵 ； 状态监测 ； 远程诊断

引言

机泵实时运行状态的数据采集和分析一直是企业的薄弱点，但是机泵故障停机引起的事故往往有连锁反应，因此加强对机泵的管理尤其是关键机泵显得尤为重要。随着信息技术水平的提高和发展，对设备大量原始数据的实时采集和分析工作就变得十分便捷。对机泵实施在线状态监测可以降低设备运维成本、设备可靠性有效提高，同时可以大概率避免设备故障停机，杜绝设备事故，为企业带来经济效益。

１目前国内炼化企业机泵状态监测技术发展现状

石油炼化企业生产风险较大，一旦发生灾害，不仅危及人身和设备，直接经济损失也较大，由此引起的停产造成的间接损失更是惊人。因此企业对设备安全保障技术的需求十分强烈，在此方面的投入也能取得较好的经济回报机泵设备是石油化工领域应用最为广泛的旋转设备，由于其流程工艺的特点，机泵多处于高温高压环境，它的运行状态直接关系到企业生产的稳定性与安全性。近年来，机泵恶性着火爆炸事故频发，同时随机泵在容量上不断扩大，为此应具备更高的维护与运行条件。对机泵群的运行状态实施监测，并及时预测和上报相关故障，以便根据运行信息去判断、分析故障产生的根本原因，这对于机泵运行状态的安全性及稳定性有着重要的研究意义。目前国内外以“预知维修”为代表的故障诊断技术已开始应用于石化装置机泵群优化维修管理过程中，对机泵群的运行实施状态监测、故障诊断，并结合运行状态检修，从整体上提升泵机组运行的稳定、安全性能。该技术的应用既保证装置长周期安全运行，又降低了维修费用。随着设备的自动化、智能化程度提高，设备管理日趋精细，传统的管理模式已经不适合现代管理要求。通过远程诊断技术可以加强维修决策的科学性，提高设备管理信息化的水平，已经成为保障设备安全运行，提高设备利用率，降低设备故障率，降低企业运营成本，提高企业核心竞争力，以及管理受控的必要手段。

2系统功能

该系统以振动理论为核心，对设备运行状态实时监测、异常状态实时抓取并分析。尤其在故障诊断方面，突破原有图谱分析的专业性难度，通过采用模糊理论、相似度大数据分析技术建立CBR（Case-BasedReasoning，利用案例推理技术）故障诊断案例知识库及模型分析，通过对过去故障解决经验总结找出新问题的解决办法。系统采用的数字高通、带通滤波技术，数字包络解调技术，特征值计算技术，时域平均和频域平均技术，基本报警门限及基于工况参数动态报警门限技术，数据频谱压缩算法等信号分析与数字算法技术等，具有设备运行状态监测、异常状态报警推送、故障分析诊断、设备档案管理、设备健康评估报告、设备运行状态统计报表等功能。

3硬件配置

状态监测系统主要由3部分组成，分别是采集数据的无线传感器、分配网络的无线网关、处理数据的服务器。（1）无线传感器：是针对现场测点分散、布线复杂的设备专门开发的无线监测设备，可实现振动信号和温度信号的同时采集，振动信号包括速度、加速度和位移3种，且数据采集为持续量，后续可做频谱波形分析使用。数据采集后，监测器是通过无线的方式将数据回传，避免了现场布线的繁琐工作，大大降低了企业对设备进行监测的难度。（2）无线网关：是状态监测方案的重要组成部分，负责无线监测器与数据库服务器之间的数据传输与通信；接收无线监测器传来的振动与温度数据，并将数据传输给数据库服务器；同时，也能够从数据库服务器接受指令并下达给无线监测器。（3）数据库服务器：实现对设备状态的自动存储、自动分析和自动报警，并对设备故障进行早期诊断与趋势预测，为实现基于设备状态的预知维修提供标准量化的基础数据。

4软件配置

该系统的数据分析系统，运行时对采集的数据，转换为所需图形，由专业技术人员进行分析和诊断，系统具备机泵状态管理功能，通过专业图谱分析设备状态可供现场设备维护人员制定及时的维护策略参考。软件配置具体功能如下：（1）常规分析图谱：总貌图、趋势图、波形频谱图、包络频谱图、特征棒图、振动—工艺关联图。（2）数据检索方式：实时数据检索、历史数据检索（按照天、周、月、季度、年度或自定义）。（3）数据报表：数据变化率分析报表、启停机统计时长分析报表、特征值统计分析报表、异常预警分析报表、实时数据报表、历史数据报表。（4）报警模式：总貌图支持红、黄、绿三色指示机泵运行状态为故障、预警、良好三种状态，短信报警。

5状态监测及故障诊断技术应用情况

监测系统的引进系统地研究了企业机泵的故障机理，首次构建的技术装备远程实时诊断系统及动态信息平台，实现了机泵的在线监测、现场诊断实际经验的有机结合，同时推理机制、诊断的实际方法或思维以及诊断信息间的切实结合，进而构建人工化的诊断推理机制或系统。状态监测系统的引进创新了机泵维修检测手段，提高了机泵保障能力，经济效益显著。目前已为公司开展了多项远程诊断及现场诊断，取得重大经济效益，减少设备故障及停机造成的维修及生产损失近年，企业对公司各个装置的３０００余台机泵安装了在线、无线、离线监测，做到企业所有机泵全覆盖监测，取代了机泵巡检采用的听、看、敲等较为落后的监测手段，提高了机栗预知检修能力，真正解决了设备故障时无法准确得知设备前后状态的问题，排除机泵故障更加高效，提供强有力的数据支撑。

6关键监测技术应用

（1）包络解调线性分析技术。经大量实践证明，包络解调用于轴承早期缺陷频率检测和齿轮故障检测等是非常有效的手段，包络线幅度越准确，越能定量策略故障的严重等级，机泵健康状态监测诊断分析系统利用对机械冲击信号深度挖掘和学习，使得时域波形信号经包络解调后，做到包络线幅度值与原始高频冲击信号幅度值完全相等，并且包络线幅值不受参数影响，实现故障的定量分析。（2）轴承早期故障预警分析技术。轴承早期缺陷振动信号出现在250~350kHz（超音频）频率范围内，该频率已经远远超出任何一种振动传感器的频率响应范围，机泵健康状态监测诊断分析系统利用数据采集模块的采样频率102.4kHz，同时再利用加速度振动传感器谐振频率（谐振频率在20～25kHz）振动信号的放大作用，做到共振冲击检测，实现了轴承早期故障缺陷诊断和预警。

结束语

在使用机泵状态监测系统后，带来以下益处：（1）大幅度减少机泵恶性事故的发生。（2）能及时报警，提前采取措施，消除故障发生的条件，减少非计划停机，延长运转周期。（3）为检维修提供科学依据，可以避免过度检测或者检测不足，同时使检修有的放矢，对症下药，降低检维修费用。（4）保证机泵长周期、稳定运行，提高企业“潜在”利润，增强企业市场竞争力。

参考文献

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