油液及振动监测在机泵群轴承早期故障预警中的应用

油液及振动监测在机泵群轴承早期故障预警中的应用

周钰

国家管网集团东部原油储运有限公司宁波输油处 浙江 宁波 315200

摘要：大型油浆泵是催化裂化装置中的关键重要设备，主要用于建立催化裂化分馏塔底泥循环，提供反应提升管污泥循环利用，并通过脱油控制油浆中催化剂的固体含量油浆泵的正常或非正常运行直接影响分馏塔蒸汽液相平衡、热平衡和物料平衡，以及目标产品质量和反应再生系统的稳定运行。油浆泵的长期稳定运行直接影响到该装置的安全、稳定和长期运行。为了控制油浆泵轴承的润滑和磨损情况，本文作者通过油浆泵轴承箱润滑剂定期监测和分析异常磨损数据，监测和防止异常磨损数据， 将综合分析与振动状态监测谱等手段相结合，及时检测油浆泵轴承的早期缺陷，并给出.

关键词：油液监测；振动监测；机泵群轴承；故障预警；

引言

滚动轴承是机泵主要基础零部件，也是日常生产运行重点监测对象。轴承故障会导致设备剧烈振动和噪声，甚至引起密封泄漏、设备损坏和起火等重大事故。据不完全统计，机泵故障约有30%以上是滚动轴承引起。滚动轴承在运转过程中可能由于各种原因引起损坏，例如，装配不当、润滑不良（水分和异物侵入、腐蚀）、振动大，以及过载。即使安装、润滑和使用维护都正常，经过一段时间运转，轴承也会出现疲劳剥落和磨损，无法正常工作。因此，有效判断滚动轴承故障是保证机泵长、稳、优运行的重要课题。最初是利用听针诊断轴承故障，这种方法沿用至今。训练有素的人员凭经验能诊断出刚刚发生的疲劳剥落，但影响因素较多、可靠性较差。随着状态监测领域快速发展，滚动轴承的运动学、动力学模型逐渐完善，设备管理人员对轴承的几何尺寸、振动信号的频率成分与轴承缺陷类型三者之间关系有了比较清楚的了解。

1油浆泵的结构与润滑设计

油浆泵由高温轴承箱、轴、轴联轴器、叶轮、内胎衬套等组成。350 c高温介质通过轴向入口(油浆入口)和径向出口(油浆出口)进入，轴承箱两端用高温油封，防止灰尘、颗粒和水的侵入；同时，用外油泵对轴承箱润滑油进行冷却和循环过滤，保持油温稳定，及时冲洗轴承中的污染物。油浆泵有两个泵，一个开着，另一个准备好了，需要更换和更换润滑油3个月。油浆泵用n 46汽轮油润滑，采用浸润润滑方法。

2振动状态监测情况

为了监测和评价油浆泵的安全运行，振动监测仪器和传感器每天为每个轴承位置收集两次数据，包括振动平方根法、振动加速度法等。频谱分析主要是通过傅立叶分析和频谱包络等工具，将复杂的振动噪声信号转换为具有特征值的简单信号，以确定现场故障信号的来源。如果轴承箱出现故障，将根据转换为包络谱的原始信号分析通过频谱包络以不同频率连接振幅最高的点所形成的曲线。

3设备润滑磨损状态监测

油液监测主要功能体现在对运行设备的润滑磨损状态进行监测，及时发现润滑和磨损异常，避免出现更严重故障。国外统计资料表明：摩擦消耗掉全世界1/3的一次性能源，约有80%的机器零部件都是因磨损而失效，50%以上机械装备的恶性事故都起因于润滑失效和过度磨损。油液监测相对于振动、温度和噪声等监测手段而言是一项更前端的监测，油液监测可以探测到故障起始阶段的“蛛丝马迹”。以滚动轴承润滑为例，如果轴承箱因密封不良导致外界颗粒污染物侵入，开始时通常不会影响轴承运行，此时检测轴承的振动、温度和噪声通常也没问题，但做油液分析可能会发现油液污染度等级超标。这些颗粒污染物也会对轴承运行逐渐产生影响，影响方式通常是三体磨料磨损，即较硬质的颗粒在轴承滚子和滚道间充当磨料，久而久之可能会在轴承滚子或滚道上留下磨损痕迹，造成轴承局部异常磨损，进而可能带来局部不平衡，进一步发展可能会导致轴承振动上升、噪声、温升等情况。

4油浆泵的拆检及维护

为核实监测结果，防止随后故障的发展对油浆泵造成严重损害，对油浆泵进行了医学知识检查。拆卸和检查后，在轴承箱底部发现金属磨粉，球形轴承22232未损坏，轴承体的一个角接触轴承7328BECB的表面磨损并分离(固定支架损坏)。泵一般维修后更换轴承，清洗轴承箱中的旧油，更换轴承箱的油封。重新启动后轴承振动监测等参数正常，见表5。对比油浆泵维修前后的振动参数，可以看出轴承更换后的振动值和加速度值大幅度降低，点3的振动加速度值从3.34g下降到0.37g。

5油箱

油箱中部采样一般通过油箱呼吸器或加油口，利用专用的真空抽样工具，将吸管伸到油箱中部进行采样，同时应确保吸油管不与油箱壁接触，防止吸油管刮蹭到油箱壁的油泥。由于油箱储存着大部分参与润滑循环的润滑油，所以从油箱中部采集的油样可以有效反映出设备润滑油理化性能的变化情况，而该采样位置是长期监测润滑油的性能变化的首选。但在此处采样也存在一定的局限性，主要表现在以下三个方面:(1)油箱本身就具备一定的沉积净化功能，会降低油中磨损颗粒和污染物的浓度。(2)由于油箱储存的润滑油量较大，会造成回流润滑油中的磨损颗粒和许多污染物被“稀释”。(3)对于配备有回油滤芯的润滑系统，磨损颗粒和污染物都会在返回油箱之前就给过滤掉。

6轴承损坏原因分析及处理方案

机泵停机检修，轴承拆解后发现滚动体、轴承内外滚道有明显剥落现象。两轴承内圈受推面剥落尤其严重，轴承内圈与轴配合面存在烧结。（1）安装问题造成的对中不良，轴承座定位有偏差，两轴承座中心不在一条线上。（2）原始制造问题，平衡鼓盘尺寸核算偏差，机泵轴向力无法良好平衡，非驱动端轴承始终承受较大的轴向力。机泵返制造厂检修，重新核算轴向力，调整平衡鼓盘间隙。更换新轴承后，设备运行平稳，经近2年校核运行，机泵振动烈度1.8mm/s，轴承加速度10～20m/s2，非驱动端轴承箱温度稳定在50℃左右。

7结论

(1)在设备运行状态下采集的样品，能准确反映出设备的运行状况，可以为设备故障诊断提供优质的检测样品，也是油液分析采样最理想的设备状态。(2)循环润滑系统中的回油总管是整个润滑系统的润滑油必然流经的地方，该管路上润滑油携带着的信息量大，在此采集到的样品不仅携带了润滑油的油质信息和设备的污染信息，而且还携带了相关设备的磨损状况信息，是设备油液分析采样的首选位置。(3)采样前必须确保采样器具和取样阀的清洁，选用清洁的一次性吸管，避免因重复利用而造成样品间的交叉污染。(4)油液分析技术实际是检测分析设备某一时间点的润滑磨损状态，样品采集完应尽快送到检测实验室进行分析，这样留给现场更多的时间来采取维护措施，减少设备停机损失的风险和维护成本。

结束语

对于大型石油化工设备的移动设备，应采用油液监测技术，并通过石油产品物理化学特性分析、元素光谱分析和铁谱分析等各种手段，成功地对设备的早期磨损发出预警；同时，通过有针对性的振动监测分析、时间谱比较和包络分析等方法，可以进一步明确故障的具体部分和故障特征，实现现场维修的速度、准确性和及时性，并确保地基在关键技术设备得到安全和有效使用的极端情况下，可以扩大和采用这种监测方法。

参考文献

1. 柳艳红.油液监测在蓄能电站设备管理中的应用[J].设备管理与维修,2021(15):170-172.

2. 唐海燕,陈潮宇.机械设备故障诊断与监测的常用方法及其发展趋势[J].内燃机与配件,2021(15):122-124.

3. 刘凯．液压系统油液在线监测电容传感器的优化设计［J］．机床与液压，2019，47(11):129－132．

4. 兴成宏.炼化企业大型关键机组远程诊断案例集［M］.北京：石油工业出版社，2018.

5. 杨新强.润滑油优化与监测在设备管理中的作用［J］.中国设备工程，2015（4）：46-49.