摘要：本文介紹了旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動監(jiān)測技術(shù)、往復壓縮機狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、油液鐵譜分析技術(shù)在石化企業(yè)關(guān)鍵設(shè)備中的應(yīng)用，及時發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備故障及隱患，最大限度提高了設(shè)備運行的可靠性，滿足企業(yè)快速發(fā)展的要求。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷；應(yīng)用與效果；

石油、石化工業(yè)是連續(xù)性強、系統(tǒng)復雜、自動化程度高的大型化生產(chǎn)企業(yè)，隨著生產(chǎn)迅猛發(fā)展和生產(chǎn)運行影響越來越大，停機損失對企業(yè)生產(chǎn)造成的危害也相對增加，這一系列問題，對設(shè)備安全提出了越來越高的要求。掌握關(guān)鍵機械設(shè)備運行狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，及時采取必要的防范措施和對策，實現(xiàn) “以設(shè)備狀態(tài)受控管理為基礎(chǔ)，預(yù)防維修為主線”的綜合性維修模式，因此，加強設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，提高故障診斷技術(shù)，保證轉(zhuǎn)動機組安全、穩(wěn)定、長周期、滿負荷、優(yōu)質(zhì)運行，深入開展石油石化行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備安全運行研究是非常必要的。

一、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)概述

設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測通常是指通過測定設(shè)備的某一特征參數(shù)（振動、溫度、超聲波等），來檢查其狀態(tài)是否正常，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)通過了解和掌握設(shè)備使用狀態(tài)，對設(shè)備可能要發(fā)生的或已經(jīng)發(fā)生的故障進行預(yù)報、分析、判斷，確定故障性質(zhì)、類別、程度、原因、部位，指出故障發(fā)生和發(fā)展的趨勢及后果，提出控制故障繼續(xù)發(fā)展的措施，通過采取調(diào)整、維修、治理的對策消除故障，最終使設(shè)備恢復正常狀態(tài)。

1 旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動監(jiān)測診斷技術(shù)

振動信號分析技術(shù)是轉(zhuǎn)動機械故障診斷中應(yīng)用最廣泛，也是最行之有效的方法。對轉(zhuǎn)動設(shè)備的振動信號測試和分析，可獲得機體、轉(zhuǎn)子或其他零件部位的振動量值、頻率和相位三個要素，經(jīng)過對信號的分析處理與識別，可能了解到機器的振動特點、結(jié)構(gòu)強弱、振動來源，故障部位和故障原因，為診斷決策提供了依據(jù)。因此，利用振動信號診斷故障的技術(shù)應(yīng)用最為普遍。一方面，振動是回轉(zhuǎn)機械運行中的最主要問題，另一方面振動信號包含了豐富的機械運行狀態(tài)信息，且信號易于拾取，便于在不影響機器運行的情況下，進行監(jiān)測和診斷。

（1）由機械振動引起的設(shè)備損壞率很高，振動大即是設(shè)備有故障的表現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計，因各種原因引起的機械振動故障率達60%以上，因此目前很多大中型企業(yè)的重要機泵設(shè)備，都備有振動信號檢測儀器，進行離線或在線監(jiān)測，用以判斷故障，預(yù)報事故。

（2） 振動信號中包含有豐富的機械狀態(tài)信息量。很多機器設(shè)計是否合理、零部件是否存在傾斜、制作和安裝質(zhì)量是否符合要求、運行操作是否合適、軸承等諸多原因造成的故障，都能從振動狀態(tài)信息中反映出來。

（3）振動信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡?，便于進行數(shù)據(jù)處理與分析，處理成為多種能夠反映故障狀態(tài)的特征信息譜圖，為進一步識別故障提供依據(jù)。利用振動信號診斷設(shè)備故障已成為當前各種監(jiān)測技術(shù)中的主要方法。

2 往復壓縮機狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

目前國內(nèi)各領(lǐng)域旋轉(zhuǎn)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用已較為普及，往復機械的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的研究與旋轉(zhuǎn)設(shè)備相比起步較晚，近10多年來，國內(nèi)許多科研院所也在該領(lǐng)域進行了大量的理論探所工作，取得了可喜的成績。國內(nèi)一些石化廠的大型往復式壓縮機配備了在線監(jiān)測系統(tǒng)，離線監(jiān)測系統(tǒng)據(jù)了解還沒有普及應(yīng)用。

往復式壓縮機結(jié)構(gòu)復雜、零部件較多，運動過程中氣閥的啟、閉，活塞、連桿、十字頭往復運動時產(chǎn)生撞擊和噪音，并且各氣缸之間的撞擊和噪聲相互干擾，如果采用常規(guī)頻譜分析的手段，頻譜圖上將呈現(xiàn)連續(xù)而密集的寬帶譜線，故障特征信息被背景噪聲所湮沒，難以提取和識別，而且振動對氣體泄漏也不敏感，沖擊、漏氣和摩擦是往復機械最主要的信號類型。

往復機械與旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障診斷不同的是，不再局限于振動分析作為唯一的測試手段，不再以振幅的高低作為判斷故障的依據(jù)。往復設(shè)備監(jiān)測與診斷的基本理念是：根據(jù)不同事件所產(chǎn)生的特征信號不同，采取不同的監(jiān)測手段及頻率分析范圍，去除噪聲干撓，準確提取故障特征信號。通過監(jiān)測相對于曲軸轉(zhuǎn)角的壓力、振動、超聲波信號，將各類事件如氣門開啟與關(guān)閉、氣缸壓縮與膨脹和監(jiān)測信號對應(yīng)起來，從而更加有效地分析和判斷事件具體性質(zhì)，得到有價值的信息。

通過壓縮機氣缸壓力-容積曲線，即PV曲線，可以計算出氣缸功率、容積效率、進排氣閥的功率損失以及排氣量、活塞桿負載荷、反向角等性能參數(shù)。分析PV曲線、LogP-LogV的n值、流量平衡和超聲波信號，判斷進排氣閥是否漏氣、活塞環(huán)是否竄漏；通過分析氣閥相位振動、超聲波曲線和溫度，分析氣閥開啟關(guān)閉狀態(tài)，判斷氣閥顫振、彈簧折斷、閥片斷裂等故障；通過分析氣缸和十字頭的振動信號，判斷缸套擦傷、活塞環(huán)斷裂、十字頭損傷、間隙過大和機械松動等故障，見表1。

3 油液鐵譜分析技術(shù)

潤滑管理在設(shè)備管理中占據(jù)重要地位，而油液監(jiān)測在潤滑管理中又是中心環(huán)節(jié)，它關(guān)系到設(shè)備正常運轉(zhuǎn)、減少摩擦磨損、延長設(shè)備使用壽命，降低生產(chǎn)成本等一系列重要問題。油液鐵譜分析，掌握設(shè)備運行狀態(tài)，預(yù)報設(shè)備可能發(fā)生的故障，避免設(shè)備事故；通過檢測在用油液的鐵譜的異常變化，預(yù)報機組可能發(fā)生的故障，分析確定故障發(fā)生部位、類型及原因，采取措施，避免事故。

二 使用儀器

1.利用美國恩泰克公司生產(chǎn)的Enpac2500便攜式振動分析儀對旋轉(zhuǎn)設(shè)備及管線進行振動數(shù)據(jù)采集，利用Emonitor V3.3專用分析軟件對數(shù)據(jù)進行頻譜分析。

2.往復壓縮機離線監(jiān)測儀器是美國windrock公司生產(chǎn)的精密分析儀RT9260，由TECIP－TRAP9260監(jiān)測硬件和RTwin9.3分析軟件2部分組成。TECIP－TRAP9260主要由數(shù)據(jù)采集儀、壓力傳感器、超聲波傳感器、振動和加速度傳感器、溫度傳感器組成。

3.利用FTP－X2型分析式鐵譜儀與2020雙色鐵譜監(jiān)測分析顯微鏡對油液進行分析。

三、應(yīng)用效果分析

通過實施狀態(tài)監(jiān)測管理模式以來，取得了非常明顯的效果，狀態(tài)監(jiān)測與故障維修已成為該石化企業(yè)必不可少的重要技術(shù)手段。

1 改善了機組運行工況

通過對關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)測分析，實時掌握設(shè)備性能狀況，及時調(diào)整工藝參數(shù)，減少不必要的功率損耗，使機組平均效率保持在90%以上。

2 及時消除故障隱患，降低機組故障停機率

通過對石化廠關(guān)鍵設(shè)備實施振動監(jiān)測診斷，先后發(fā)現(xiàn)軸承故障、對中不良、動靜摩擦、汽蝕等故障隱患32起，先后發(fā)現(xiàn)壓縮機軸瓦磨損、氣閥泄漏、閥片斷裂、彈簧脫落、活塞環(huán)磨損竄漏、機械松動等故障隱患16起；潤滑油異常磨粒故障10起。由于這些故障隱患得到及時修復和排除，避免了多起惡性事故的發(fā)生，機組運行效率及可靠性得到了明顯提高，很大程度上減少了因突發(fā)故障造成的停機，使機組平均故障率由2013年的1.01%下降到2014年的0.29%。

3 創(chuàng)造明顯的經(jīng)濟效益

在取得實用效果的同時，也創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。由于機組運行效率提高，故障停機時間減少，維修保養(yǎng)次數(shù)減少，從而降低了材料消耗和人工費用。僅2014年維修費用就節(jié)約了100多萬元，經(jīng)濟效益達300多萬元。

4 取得良好的社會效益

狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)有效避免或減少設(shè)備事故的發(fā)生，提高機組運行效率和可靠性，實現(xiàn)視情維修，對提高現(xiàn)代企業(yè)設(shè)備管理水平發(fā)揮重要作用，對公司安全生產(chǎn)、改善勞動條件，合理有效地利用能源，節(jié)約原材料，促進科學技術(shù)進步具有積極推動作用。同時在本行業(yè)樹立了良好的典范，受到公司主管部門高度贊譽。

四 結(jié)束語

運用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)可以方便、快捷、有效地把握設(shè)備運行狀態(tài)，將故障消除在萌芽狀態(tài)，避免設(shè)備故障事故帶來的環(huán)境污染，克服過去在維修中長期存在的“過剩維修”和“維修不足”現(xiàn)象，從而提高設(shè)備可靠性，延長設(shè)備使用壽命，也使設(shè)備能長周期安全、穩(wěn)定、滿負荷運行，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益會起到良好的效果，具有深遠的積極意義。

素材來源：

易啟邦（工控一體化縱深服務(wù)生態(tài)平臺）編輯部

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