狀態(tài)監(jiān)測診斷技術(shù)在炭黑生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)用

王俊杰 魏 平

作者通聯(lián)：魏 平 新疆塔里木炭黑有限責(zé)任公司 新疆庫爾勒市新城區(qū)石化大道 841001

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1.概述

炭黑生產(chǎn)的特點是連續(xù)性強(qiáng)、自動化程度高,轉(zhuǎn)動設(shè)備在企業(yè)中屬關(guān)鍵設(shè)備,這類設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)雖不復(fù)雜，但數(shù)量較多，轉(zhuǎn)速較高,各設(shè)備之間相互聯(lián)系密切,運行期間只要一臺設(shè)備出現(xiàn)故障停車,都將影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。采用定期維修制,常常出現(xiàn)設(shè)備過度維修或事后維修,造成維修成本較高,為此，公司購買了離線式設(shè)備狀態(tài)點檢儀和數(shù)據(jù)采集器，對設(shè)備實施狀態(tài)監(jiān)測與診斷，使設(shè)備管理逐步由定期維修向預(yù)知維修、狀態(tài)維修轉(zhuǎn)化。

在狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中，不管采用何種信號處理方法，都要求設(shè)置預(yù)警值或報警值，以及時反映出設(shè)備運行狀況。因此，科學(xué)、合理制定診斷標(biāo)準(zhǔn)非常重要，診斷標(biāo)準(zhǔn)可分為絕對標(biāo)準(zhǔn)、相對標(biāo)準(zhǔn)和類比標(biāo)準(zhǔn)。公司較多采用的是類比標(biāo)準(zhǔn)方法，即對數(shù)臺機(jī)型、規(guī)格相同的設(shè)備，在相同條件下，對同一部位進(jìn)行測定，通過對測定值進(jìn)行比較判定設(shè)備是否正常。

在監(jiān)測中將設(shè)備的運行狀況分為三個等級，即正常、注意、異常，“ 正?！睍r設(shè)備可以放心使用，但要做好設(shè)備的日常保養(yǎng)和經(jīng)常檢查；“ 注意”表明設(shè)備點檢數(shù)據(jù)已超出公司規(guī)定的設(shè)備故障判定相對標(biāo)準(zhǔn)或類比狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測頻次；“ 異?！睘樵O(shè)備處于危險運行狀態(tài)，應(yīng)做好設(shè)備的應(yīng)急防范措施，隨時準(zhǔn)備停機(jī)。

圖1 GB306 主袋反吹風(fēng)機(jī)構(gòu)成及測點布置

表1 GB306 風(fēng)機(jī)振動監(jiān)測數(shù)據(jù)

2.應(yīng)用實例

例1 公司GB306 主袋反吹風(fēng)機(jī)（圖1）為一類設(shè)備，測點布置在兩端軸承處。在2006年設(shè)備計劃檢修時對其中的兩個軸承進(jìn)行了更換，2006年10月20日投入運行，2006年11月20開始監(jiān)測數(shù)據(jù)突然發(fā)生變化，見表1。測點1 運行趨勢見圖2。

按國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2732 判定，測點1的振動速度（有效值）符合設(shè)備的正常運行要求，同時也符合公司的內(nèi)控監(jiān)測要求，但是從高頻沖擊值及高頻沖擊平均值數(shù)據(jù)分析（專用軸承運行監(jiān)測儀），運行的軸承故障明顯，運行趨勢圖表明，軸承劣化趨勢明顯，加強(qiáng)對其運行監(jiān)控頻次，同時做好設(shè)備的應(yīng)急預(yù)案，進(jìn)行有計劃的停車。拆解設(shè)備發(fā)現(xiàn)軸承外圈有一20mm×10mm×0.3mm的坑，分析原因為軸承安裝不到位，安裝時沒有調(diào)整好軸承的間隙。通過監(jiān)測采取了必要措施，避免因設(shè)備發(fā)生突發(fā)性故障造成損失。2006年12月06日停機(jī)維修，更換軸承后設(shè)備運行趨勢恢復(fù)正常。

例2 GB305 炭黑風(fēng)送風(fēng)機(jī)（一類設(shè)備） 監(jiān)測點分置與GB306（圖1）相同，2009年10月檢修后，采用設(shè)備三級監(jiān)測狀態(tài)（每班監(jiān)測、每周監(jiān)測、每月監(jiān)測），設(shè)備一直處于正常運行狀態(tài)。運行半年后2010年5月20日設(shè)備出現(xiàn)異常，設(shè)備振動值開始逐漸加大，已超過設(shè)備的正常使用要求，處于危險運行狀態(tài)，同時軸承加速度值也有所加大，但軸承的其他監(jiān)測值（高頻沖擊值和高頻平均沖擊值）變化不大（表2）。

從表2 看，高頻沖擊值和高頻平均沖擊值顯示軸承本身的故障可能性不大；振動速度值及加速度值分析，設(shè)備振動加大，軸承存在一定的故障因素；從設(shè)備振動頻譜（圖2）及時域圖分析，振動值集中在1倍、12 倍頻（葉輪通過頻率），并伴有2 倍、3倍頻出現(xiàn)，時域圖為明顯的正弦波形（典型的不平衡特征），說明設(shè)備有一定的松動現(xiàn)象，葉輪可能出現(xiàn)了一定損傷。綜合以上因素，判斷為風(fēng)機(jī)葉輪存在動不平衡。

根據(jù)表2 數(shù)據(jù)分析，設(shè)備振動值在增大到一定值后，不再有增加的趨勢，為此，將問題及時反映給生產(chǎn)區(qū)，做好設(shè)備相應(yīng)防護(hù)措施，緊固螺栓。處理后設(shè)備振動有所降低，建議在保證正常生產(chǎn)的同時，加強(qiáng)設(shè)備運行監(jiān)測力度，適當(dāng)降低生產(chǎn)負(fù)荷。

表2 GB305 風(fēng)機(jī)測點1 振動監(jiān)測數(shù)據(jù)

圖2 GB306 主袋反吹風(fēng)機(jī)測點1 運行趨勢圖

圖3 GB305 炭黑風(fēng)送風(fēng)機(jī)振動頻譜圖

2010年10月10日年度檢修，發(fā)現(xiàn)GB305 風(fēng)機(jī)葉片有一處20mm 長裂紋，同時軸承外圈配合間隙過大，軸承外圈與軸承座配合為0.3mm，軸承并未損傷，設(shè)備的振動源主要來自軸承與軸承座之間的配合和葉輪的損傷，與上述設(shè)備運行時的診斷基本吻合，對軸承座進(jìn)行更換和葉輪修復(fù)，安裝調(diào)試，振動數(shù)據(jù)監(jiān)測正常。