基于激光測(cè)振的石化企業(yè)設(shè)備應(yīng)用與維修研究

楊 明

（上海守安投資控股集團(tuán)有限公司中石化九江石化檢維修項(xiàng)目部，江西九江 332000）

0 引言

隨著國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于能源的需求更加迅猛，相關(guān)石化企業(yè)的物資使用量和需求量也在不斷攀升。通過高效率的石化設(shè)備來促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展已成為行業(yè)主要共識(shí)。

依據(jù)化工原料的調(diào)配、流通、儲(chǔ)運(yùn)等建設(shè)特點(diǎn)，石化企業(yè)在生產(chǎn)中會(huì)用到非常多種類的設(shè)備，并且機(jī)械設(shè)備從功能上往往涉及內(nèi)容多元，所以在檢修維護(hù)中也需要從多個(gè)方面進(jìn)行分析。振動(dòng)是生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛存在的物理現(xiàn)象，往往具有破壞性。對(duì)機(jī)械系統(tǒng)而言，不同尋常的振動(dòng)產(chǎn)生往往伴隨著破壞現(xiàn)象，或者代表著故障的發(fā)生。如果這一問題沒有被及時(shí)處理，往往會(huì)使得系統(tǒng)的生產(chǎn)效率、使用壽命降低，甚至?xí)沟脵C(jī)械功能失效，進(jìn)而造成重大的生產(chǎn)事故。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該降低振動(dòng)帶來的副作用。振動(dòng)測(cè)試也作為一種重要的故障診斷手段而被廣泛使用。

在石化企業(yè)設(shè)備分析過程中，需要切實(shí)有效地監(jiān)測(cè)裝備來對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)有效跟蹤，從而改善后期的維護(hù)、改造、報(bào)廢等各個(gè)階段對(duì)應(yīng)的管理性工作。本文從石化企業(yè)的設(shè)備運(yùn)行的常見問題為問題著手，通過激光測(cè)振的手段對(duì)設(shè)備維修做出分析和論述。

1 激光測(cè)振原理分析

激光器的核心原理是將一定頻率的偏振光進(jìn)行放射后回收的過程，光線接觸物體再返回到制定位置，以期間偏振光耗費(fèi)的時(shí)間來加以計(jì)算，得到振動(dòng)的位移結(jié)合時(shí)間來分析中間頻率的異常與否（圖1）。激光器的頻率為F0，將光路劃分為兩路，一為測(cè)試組，一為對(duì)照組。測(cè)量光通過聲光調(diào)制器來進(jìn)行對(duì)應(yīng)頻移（F）來測(cè)試，光路可以通過測(cè)試聚焦投射于被測(cè)物體表面，物體在振動(dòng)的過程中會(huì)產(chǎn)生較大的多普勒頻移（f）。在此系統(tǒng)經(jīng)過光路傳遞處理，實(shí)現(xiàn)光路的反射與匯聚，這種兩束光會(huì)在傳感器表面位置加以干涉分析，得出F+f 的干涉信息，而這也會(huì)將信號(hào)的中的位移與速度有效表現(xiàn)出來。

2 石化企業(yè)設(shè)備的維修要點(diǎn)分析

2.1 石化企業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析

石化行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備往往是多元化的，其表現(xiàn)形式相比于其他的設(shè)備也有較大的差異。在實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)上，通常是具有機(jī)械設(shè)備操作的復(fù)雜性和繁瑣性。因?yàn)榛せ膶?duì)于反應(yīng)和保存條件的要求不同，所以在系統(tǒng)建設(shè)中會(huì)涉及到較為多元的換熱設(shè)備、化工原料儲(chǔ)存設(shè)備、控制信號(hào)傳輸設(shè)備等，在石化設(shè)備運(yùn)行過程中，往往涉及到的線路運(yùn)輸是以多元化的閥門以及管道實(shí)現(xiàn)控制的，通過各環(huán)節(jié)的有效連接和搭接，而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)合理有效地連續(xù)運(yùn)行。因?yàn)槭髽I(yè)的相關(guān)控制元件較為復(fù)雜，所以在實(shí)際生產(chǎn)過程中通常需要實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。如果某臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行不正常，會(huì)使局部系統(tǒng)出現(xiàn)故障，甚至?xí)谄涫Ｓ嗟沫h(huán)節(jié)產(chǎn)生爆炸、燃燒。如果這一問題長期得不到解決而處于高溫高壓的工作狀態(tài)，極有可能產(chǎn)生毒害物質(zhì)，進(jìn)而危害環(huán)境。因此，對(duì)石化產(chǎn)業(yè)進(jìn)行相應(yīng)的點(diǎn)檢定修是非常必要的。

圖1 激光測(cè)振儀的工作原理

2.2 激光測(cè)振石化設(shè)備的故障特點(diǎn)

2.2.1 設(shè)備失效種類不同會(huì)表現(xiàn)出不同的頻率振動(dòng)

在激光測(cè)振的過程中，設(shè)備正常性運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)的頻率是固定的，然而在其過程中如果設(shè)備出現(xiàn)磨損，相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行的頻率也會(huì)出現(xiàn)較大不同，并與實(shí)際的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有較大差別。

（1）在激光測(cè)振儀的工作過程中，對(duì)于正?！惓！S修后的振動(dòng)信號(hào)會(huì)表現(xiàn)出浴盆曲線。其中，中間不穩(wěn)定的頻率就是故障發(fā)生中的頻率信號(hào)，在此原因的分析中會(huì)表現(xiàn)出較大的故障頻率，可能是零件的失效或者關(guān)鍵部件的磨損，進(jìn)而會(huì)使得整個(gè)曲線變化明顯即表現(xiàn)出較大的故障率。

（2）在激光測(cè)振的故障診斷中，會(huì)出現(xiàn)頻譜圖像表現(xiàn)為斷定點(diǎn)的情況，這代表在設(shè)備運(yùn)行中會(huì)因?yàn)椴糠至慵氖Ф沟迷O(shè)備出現(xiàn)空轉(zhuǎn)停機(jī)的狀況，需要進(jìn)一步根據(jù)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行磨損情況檢測(cè)。根據(jù)磨損的情況，在激光測(cè)振所表現(xiàn)出的線型磨損的狀況，這種現(xiàn)象表現(xiàn)設(shè)備的失效狀態(tài)為持續(xù)性的失效。

（3）在頻譜表現(xiàn)上，剛開始系統(tǒng)頻譜的表現(xiàn)為設(shè)備正常運(yùn)行，而后會(huì)出現(xiàn)頻率的變化，但經(jīng)過一段時(shí)間又會(huì)恢復(fù)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平。這種現(xiàn)象可能是設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象。設(shè)備運(yùn)行正常的頻率也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，其頻率的改變也代表著設(shè)備的生命周期在此期間所發(fā)生的變化，這種頻譜變化的趨勢(shì)往往會(huì)處于比較穩(wěn)定的水平。

（4）某些設(shè)備在最初運(yùn)行過程中，會(huì)表現(xiàn)為早期的不穩(wěn)定現(xiàn)象，而后隨著使用的逐漸順暢，相關(guān)頻譜趨勢(shì)也會(huì)處于較為穩(wěn)定的水平。這種現(xiàn)象問題往往是多元性的，首先是在裝置正式投入生產(chǎn)的剛開始階段，在此會(huì)因?yàn)樵O(shè)備安裝調(diào)試和具體操作的變化，進(jìn)而在振動(dòng)特性上表現(xiàn)出一些異常狀況。或者操作人員在設(shè)備的安裝或調(diào)試工作沒有符合相應(yīng)的安裝標(biāo)準(zhǔn)，使得整個(gè)系統(tǒng)在階段性的時(shí)間內(nèi)發(fā)生運(yùn)行異常運(yùn)行的狀況。還有就是在設(shè)備初期會(huì)處于一定的磨合期，所以測(cè)振儀所表現(xiàn)的特點(diǎn)也會(huì)有較大的差異。

2.2.2 激光測(cè)振所表現(xiàn)出的潛在故障可預(yù)知性

在激光測(cè)振的應(yīng)用中，除了對(duì)常見的故障可以實(shí)現(xiàn)診斷以外，還可以對(duì)設(shè)備運(yùn)行的未來預(yù)期的發(fā)展特性故障分析即可通過測(cè)振來對(duì)先期的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和觀察，通過頻譜的演變分析可有效歸納出設(shè)備運(yùn)行過程中的劣化趨勢(shì)，專職點(diǎn)檢員或維修人員可根據(jù)頻譜的特點(diǎn)進(jìn)行故障狀態(tài)分析，制定定修計(jì)劃，為后期消除設(shè)備故障隱患奠定基礎(chǔ)。在設(shè)備運(yùn)行周期內(nèi)，設(shè)備早期運(yùn)行過程中所表現(xiàn)的故障率往往相對(duì)較高，而在其基本穩(wěn)定之后，相關(guān)的系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)不同而表現(xiàn)系統(tǒng)的整體故障狀況也往往較為多元。尤其機(jī)械設(shè)備在實(shí)際過程中所表現(xiàn)的一些較為異常的狀況，通過像振動(dòng)監(jiān)測(cè)往往可以有效地獲取。

3 石化企業(yè)設(shè)備故障的維修模式總結(jié)分析

3.1 故障維修特征分析

在明確上述設(shè)備故障的基本原因之后，開展后續(xù)的故障維修在設(shè)備維護(hù)上又稱為被動(dòng)維修，這種維修是指石化企業(yè)在生產(chǎn)中出現(xiàn)問題而進(jìn)行的事后維修或修復(fù)性維修作業(yè)，這種維修往往是最經(jīng)濟(jì)的。對(duì)于設(shè)備在使用過程中所出現(xiàn)的故障維修活動(dòng)，往往在維修計(jì)劃上屬于非計(jì)劃性的維修范疇。通過激光測(cè)振的分析，可以有效實(shí)現(xiàn)兩種狀態(tài)前后的有效對(duì)照，進(jìn)而對(duì)故障性的維修原因快速精確定位，及時(shí)更換損壞零部件，使設(shè)備在短時(shí)間可以恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

3.2 預(yù)防性維修

通過激光測(cè)振的常規(guī)性檢測(cè)，可有效實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維修。在日常檢修過程中，通過常態(tài)化遠(yuǎn)距離的預(yù)防性巡邏檢查，一方面可以較為清晰地總結(jié)設(shè)備管道的運(yùn)行狀況，另一方面對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)狀況的設(shè)備可以進(jìn)行有效的前期方案整理與潛在故障進(jìn)行排查，在石化企業(yè)的設(shè)備維修領(lǐng)域也應(yīng)該以預(yù)防為主。這樣才能有效保障企業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)有效，在日常點(diǎn)檢和專業(yè)點(diǎn)檢的基礎(chǔ)上，對(duì)各類設(shè)備的多元性功能指標(biāo)進(jìn)行有效檢修排障工作，使設(shè)備以滿足作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)生產(chǎn)。

通過具體的預(yù)防性維修措施的開展，使用激光測(cè)振儀器對(duì)設(shè)備的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)積極有效地持續(xù)維護(hù)。在預(yù)防性激光測(cè)振的維修過程中主要包含的內(nèi)容有：狀態(tài)監(jiān)測(cè)、定期檢查、緊固和校準(zhǔn)、易磨損部件的更換及必要的清洗工作，通過預(yù)防性措施的實(shí)踐可以使設(shè)備運(yùn)行保持較為良好的工作狀態(tài)，進(jìn)而最大限度地降低設(shè)備在運(yùn)行中可能出現(xiàn)的故障，保持設(shè)備穩(wěn)定高效運(yùn)行。

3.3 狀態(tài)維修

激光遠(yuǎn)距離測(cè)振對(duì)于設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行精確檢查也非常重要，這也是現(xiàn)代診斷和檢測(cè)的重要監(jiān)測(cè)建設(shè)手段，有利于相關(guān)人員迅速有效地掌握設(shè)備在整個(gè)過程中相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)。再結(jié)合設(shè)備運(yùn)行中，不同過程所對(duì)應(yīng)的振動(dòng)信息也會(huì)有所差別，這種信息的多元可以為后期數(shù)據(jù)擬合和濾波而方便相關(guān)人員進(jìn)行下一步的判斷。通過這種精確、科學(xué)的監(jiān)測(cè)維修檢測(cè)手段，更換易損件，恢復(fù)設(shè)備使用性能，避免故障狀態(tài)下設(shè)備損壞，使石化企業(yè)的利益最大化、損失最小化。合理利用設(shè)備化參數(shù)運(yùn)行不僅可以將設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)進(jìn)行精確描述，同時(shí)也是當(dāng)前較為實(shí)用的設(shè)備故障修理手段。

4 結(jié)論

石化企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備越來越多元化，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)問題開展工程實(shí)踐研究，以期通過激光測(cè)振對(duì)機(jī)械設(shè)備故障進(jìn)行分析總結(jié)，為石化行業(yè)的健康發(fā)展發(fā)揮作用。本文通過遠(yuǎn)距離的激光測(cè)振方法對(duì)石化企業(yè)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行診斷、監(jiān)測(cè)分析，在服務(wù)于故障分析的基礎(chǔ)上，也可進(jìn)一步強(qiáng)化設(shè)備的高效化利用。在生產(chǎn)過程中石化企業(yè)必須要對(duì)設(shè)備進(jìn)行必要維修，如以激光測(cè)振為手段進(jìn)行的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析，目的是保證安全生產(chǎn)、穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益最大化。