狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)在輻射泵的應(yīng)用

馬朋朋

摘 要 輻射進(jìn)料泵作為焦化加熱爐的進(jìn)料泵，對(duì)整個(gè)裝置生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。本文討論通過(guò)為輻射泵安裝在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)掌握輻射泵運(yùn)行狀況。對(duì)監(jiān)測(cè)的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)泵軸承的早期故障，以便在惡性故障發(fā)生前采取必要的措施加強(qiáng)維護(hù)或及時(shí)停機(jī)進(jìn)行修理，增加輻射泵運(yùn)行的安全性和長(zhǎng)周期性。

關(guān)鍵詞 輻射泵 狀態(tài)監(jiān)測(cè) 振動(dòng)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：O434.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）01-0027-02

1 輻射泵運(yùn)行狀況分析

輻射進(jìn)料泵作為焦化加熱爐的進(jìn)料泵，對(duì)整個(gè)裝置生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。石油化工總廠(chǎng)延遲焦化裝置輻射進(jìn)料泵為美國(guó)某公司進(jìn)口產(chǎn)品，為兩級(jí)雙支撐離心泵，泵非驅(qū)動(dòng)端安裝7309軸承2塊，驅(qū)動(dòng)端安裝6216軸承1塊，電機(jī)功率260KW，屬于高溫高危險(xiǎn)油泵。我們選取輻射泵P7002/1自2012年以來(lái)的故障記錄分析，泵軸承故障次數(shù)占泵總故障數(shù)次數(shù)的37%，軸承故障引起的振動(dòng)也是引發(fā)機(jī)械密封泄露的重要因素。因此，加強(qiáng)對(duì)機(jī)泵軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)十分必要。

2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用情況

2.1狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

機(jī)泵設(shè)備的絕大多數(shù)機(jī)械故障都會(huì)在軸或基座上以各種不同的振動(dòng)形式直接或間接地反應(yīng)出來(lái)。因此，只要采用各種有效的手段監(jiān)測(cè)出振動(dòng)的振幅、頻率、相位角，并將這些振動(dòng)信號(hào)加以同步地分析與綜合，通過(guò)分析與判斷，即可較為準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障的性質(zhì)及其嚴(yán)重程度。狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正是基于以上理論開(kāi)發(fā)而來(lái)。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及分析軟件和無(wú)線(xiàn)測(cè)振傳感器組成。該在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及分析軟件可以為技術(shù)人員提供強(qiáng)大的圖譜分析功能，該功能包括設(shè)備總貌圖、趨勢(shì)圖、頻譜圖、監(jiān)測(cè)報(bào)表、狀態(tài)列表等。無(wú)線(xiàn)測(cè)振傳感器采用壓電式加速度傳感器，其具有振幅范圍寬，頻率范圍寬，穩(wěn)定性好，靈敏度高，不需要經(jīng)常進(jìn)行標(biāo)定，且安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。焦化輻射泵為雙支撐兩級(jí)離心泵，我們?cè)诿總€(gè)軸承箱的水平和垂直方向各安裝了一個(gè)無(wú)線(xiàn)測(cè)振傳感器，無(wú)線(xiàn)傳感器通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信站將測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)及時(shí)上傳。設(shè)備技術(shù)員可通過(guò)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及分析軟件查看每個(gè)測(cè)量點(diǎn)記錄的速度和加速度值，通過(guò)圖譜分析功能對(duì)機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷。

2.2檢測(cè)過(guò)程

輻射泵P7002/1于2019年2月8日開(kāi)機(jī)，各測(cè)振點(diǎn)數(shù)據(jù)開(kāi)始上傳，至2019年3月11日期間，輻射泵P7002/1各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)較大變化。2019年3月11日開(kāi)始，泵非驅(qū)動(dòng)端監(jiān)測(cè)點(diǎn)4A的加速度幅值開(kāi)始快速裂化，加速度的幅值由穩(wěn)定的5.5m/s?左右快速上升到15.5m/s?左右，幅值增長(zhǎng)2.8倍，并且有繼續(xù)裂化的趨勢(shì)。該點(diǎn)速度的幅值也有上升的趨勢(shì)，由11日1.0mm/s左右上升到1.8mm/s，但低于加速度幅值的上升幅度。

2.3振動(dòng)分析

通過(guò)使用傅里葉變換的方法，可得到振動(dòng)信號(hào)的頻譜圖。[1]頻譜是構(gòu)成信號(hào)的各頻率分量的集合，它完整地表示了信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，即信號(hào)由哪些諧波組成，各諧波分量的幅值大小及初始相位，從而揭示了信號(hào)的頻率信息。設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，振動(dòng)頻率也會(huì)變化。振動(dòng)頻率的變化主要有兩種體現(xiàn)方式：一種是出現(xiàn)了新的頻率成分，第二種是原有頻率的幅值上升。不同的頻譜特征在頻譜圖上代表不同的故障。找出了振動(dòng)信號(hào)的頻譜特征，即找出了故障原因。為了更迅速的識(shí)別譜圖中的特征頻率成分，狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件提供了特征信息面板，只要我們預(yù)先輸入軸承型號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速等部件參數(shù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算故障特征頻率，并且可以直接標(biāo)注在譜圖上。

系統(tǒng)頻譜分析功能顯示，泵端3個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)表現(xiàn)出了輻射泵非驅(qū)動(dòng)端7309軸承內(nèi)圈固有的特征頻率326.25HZ。通過(guò)對(duì)比機(jī)組兩端軸承監(jiān)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度幅值變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)泵負(fù)荷端，即泵驅(qū)動(dòng)端3H和3V兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的幅值較平穩(wěn)。因此，初步判斷振動(dòng)來(lái)自泵自由端，即泵的非驅(qū)動(dòng)端。查看泵非驅(qū)動(dòng)端4A的速度頻譜，發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈特征頻率的峰值上升，并且其諧波峰值也同步上升，這也反映為振動(dòng)速度幅值的上升（如圖1）。

對(duì)非驅(qū)動(dòng)端4A監(jiān)測(cè)點(diǎn)的加速度數(shù)據(jù)和長(zhǎng)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行近一步分析，12日-13日的加速度頻譜中發(fā)現(xiàn)有明顯的非驅(qū)動(dòng)端軸承的內(nèi)圈特征頻率及其諧波能量，能量主要分布在5000HZ以下的中低頻，軸承內(nèi)圈特征頻率的轉(zhuǎn)頻邊帶明顯，且邊帶能量較高。根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備頻譜及故障對(duì)應(yīng)表，這反映了軸承內(nèi)圈存在損傷故障特征。

3 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

2019年3月15日，輻射進(jìn)料泵P7002/1現(xiàn)場(chǎng)非驅(qū)動(dòng)端軸承箱已有明顯雜音傳出，用手觸摸軸承箱，可明顯感覺(jué)到振動(dòng)增大。車(chē)間及時(shí)啟用備用泵，對(duì)P7002/1進(jìn)行拆解維修。通過(guò)拆卸非驅(qū)動(dòng)端軸承箱，發(fā)現(xiàn)7309軸承內(nèi)圈有明顯磨損痕跡，11個(gè)軸承滾珠出現(xiàn)不同程度破損;拆卸驅(qū)動(dòng)端軸承箱，經(jīng)檢查6216軸承無(wú)明顯損傷，印證了驅(qū)動(dòng)端軸承速度和加速度值大的原因主要由傳遞非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)引起。綜上所述與狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析的故障原因基本吻合。進(jìn)一步分析非驅(qū)動(dòng)端各拆卸零件，發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端軸承箱甩油環(huán)磨損嚴(yán)重，產(chǎn)生的金屬碎屑可能進(jìn)入到軸承內(nèi)，造成軸承損傷（如圖2）。

通過(guò)采取更換新軸承，調(diào)整軸承安裝的間隙配合參數(shù)，重新加工甩油環(huán)等措施，泵P7002/1恢復(fù)投用。查看狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，速度幅值穩(wěn)定在0.45mm/s，加速度幅值穩(wěn)定在3.2m/s?。輻射泵P7002/1的電機(jī)功率為260KW，機(jī)組轉(zhuǎn)速為2980r/min，屬于評(píng)定的Ⅱ類(lèi)設(shè)備。[2]通過(guò)對(duì)比石油化工旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)表（SHS01003-92）。振動(dòng)烈度評(píng)定等級(jí)為A級(jí)，達(dá)到了優(yōu)良的運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)論

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的投用，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)泵運(yùn)行故障，準(zhǔn)確找出故障原因，提供了有力的技術(shù)支持。通過(guò)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)和短信報(bào)警通知，可及時(shí)掌握機(jī)泵運(yùn)行狀況，避免了因軸承損壞引起泵振動(dòng)增大，可能造成機(jī)械密封泄露，引發(fā)漏油著火等事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1] 盛兆順，尹琦嶺.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2] 胡安定.石油化工廠(chǎng)設(shè)備檢查指南[M].北京：中國(guó)石化出版社，2009.

（勝利石化總廠(chǎng)，山東 東營(yíng) 257000）