撰文/孫秀華

■111003 遼陽石化設(shè)備檢修部 遼寧 遼陽

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智能巡檢在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用

撰文/孫秀華

■111003 遼陽石化設(shè)備檢修部 遼寧 遼陽

智能化巡檢是企業(yè)實(shí)現(xiàn)全面信息化的重要組成部分，是一次設(shè)備管理模式的變革。通過智能巡檢獲取轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械狀態(tài)信息，基于設(shè)備的故障機(jī)理，提取故障特征，進(jìn)行故障診斷，把診斷技術(shù)用于設(shè)備一生的各個(gè)環(huán)節(jié)。通過設(shè)備故障診斷技術(shù)的推廣應(yīng)用，達(dá)到預(yù)防為主的目的，有效的避免過維修和欠維修，為裝置平穩(wěn)生產(chǎn)提供了可靠的保障。設(shè)備；智能巡檢；故障診斷；預(yù)知檢修

設(shè)備故障診斷技術(shù)是一種了解和掌握設(shè)備在使用過程中的狀態(tài)，確定其整體或局部正?；虍惓?，早期發(fā)現(xiàn)故障及其原因，并能預(yù)報(bào)故障發(fā)展趨勢(shì)的技術(shù)。通俗地講，它是一種給設(shè)備“看病”的技術(shù)。本文結(jié)合遼陽石化動(dòng)力廠空分裝置P1101A冷凍泵，在實(shí)際工況條件下采集到的振動(dòng)故障信號(hào)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷的實(shí)例，簡(jiǎn)單介紹一下設(shè)備故障診斷技術(shù)在檢修實(shí)際中的應(yīng)用。

智能化巡檢概述

近年來，由于各種監(jiān)測(cè)、診斷和預(yù)測(cè)等新技術(shù)的發(fā)展，石化設(shè)備狀態(tài)檢修取得很大的進(jìn)展。設(shè)備檢修部按照設(shè)備管理“全員、全過程、全生命周期”的要求，為逐步實(shí)現(xiàn)從“事后檢修”向“預(yù)知檢修”過渡，從2013年3月1日起，全面啟動(dòng)智能巡檢工作。8月份，對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行升級(jí)，在部里配置了一臺(tái)專業(yè)級(jí)服務(wù)器，為各車間監(jiān)測(cè)站配置了專用電腦，保證了智能巡檢系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。2014 年6月，對(duì)智能巡檢系統(tǒng)軟件進(jìn)行了全面升級(jí)，系統(tǒng)的分析功能得到進(jìn)一步完善。目前，已建立起設(shè)備檢修部、車間、班組三級(jí)管理機(jī)制，智能巡檢范圍覆蓋遼陽石化公司7個(gè)生產(chǎn)廠的29個(gè)生產(chǎn)裝置，對(duì)遼化公司各生產(chǎn)裝置重點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

智能巡檢工作流程：班組巡檢人員每天按照巡檢任務(wù)單和巡檢線路，對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能巡檢，規(guī)范采集設(shè)備數(shù)據(jù)。車間監(jiān)測(cè)站負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，對(duì)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和匯總，填寫“設(shè)備檢修部智能巡檢日?qǐng)?bào)表”并發(fā)送到設(shè)備檢修部監(jiān)控站；對(duì)于報(bào)警的設(shè)備，分析設(shè)備報(bào)警原因，將運(yùn)行趨勢(shì)劣化的設(shè)備信息及時(shí)反饋給裝置方面。設(shè)備檢修部監(jiān)控站將各車間“設(shè)備檢修部智能巡檢日?qǐng)?bào)表”匯總到“設(shè)備檢修部智能巡檢統(tǒng)計(jì)表”，每天對(duì)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫內(nèi)的所有報(bào)警測(cè)點(diǎn)進(jìn)行匯總，填寫“設(shè)備檢修部智能巡檢報(bào)警設(shè)備統(tǒng)計(jì)表”，對(duì)連續(xù)3天報(bào)警的設(shè)備分析報(bào)警測(cè)點(diǎn)頻譜圖，跟蹤設(shè)備運(yùn)行劣化趨勢(shì)曲線圖，及時(shí)與各檢修車間溝通，將報(bào)警設(shè)備運(yùn)行狀況反饋給裝置方面，明確報(bào)警原因，落實(shí)解決方案。

故障診斷的一般過程

a故障真?zhèn)蔚呐袛?/p>

機(jī)械設(shè)備本身是否真的發(fā)生了故障，是否為儀器失靈或工藝系統(tǒng)波動(dòng)所造成的假象，是故障診斷首先應(yīng)解決的問題。由于儀器失靈以及因工藝系統(tǒng)波動(dòng)或操作不當(dāng)（特別是在開車或工藝負(fù)荷調(diào)整的過程中）而產(chǎn)生的故障常有發(fā)生，因此切忌僅限于一、兩個(gè)因素就輕易判斷發(fā)生了機(jī)械設(shè)備故障，而應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)、儀表、運(yùn)行、現(xiàn)場(chǎng)等多方面情況進(jìn)行綜合的判斷。

b根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的機(jī)器故障表象（異常聲音、振動(dòng)異常），完整收集現(xiàn)場(chǎng)信息。

凡是可能引起故障的信息都要收集，例如工藝系統(tǒng)、運(yùn)行、檢修方面的各種信息，甚至設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)、型號(hào)等。然后對(duì)所收集的信息進(jìn)行篩選，刪除本身正確、正常、未發(fā)生變化的信息。最后，對(duì)剩下的疑點(diǎn)信息采用排除法，逐一去偽存真，特別要注意排除因發(fā)生故障所連帶產(chǎn)生的異?，F(xiàn)象，從而找出導(dǎo)致故障發(fā)生的真正原因。因此，對(duì)故障類型的診斷，要找主要矛盾，要找肇事者、排除受害者，在確保準(zhǔn)確的前提下，盡可能只明確一條主要故障，即造成故障的真正原因。實(shí)在吃不準(zhǔn)時(shí)也可以多列幾條，但應(yīng)附加說明其中的主次關(guān)系和可能發(fā)生的概率。

c根據(jù)儀器提供的數(shù)據(jù)，通過各種圖譜進(jìn)行分析

通過儀器提供的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，查看各種譜圖，進(jìn)行對(duì)比分析，感覺一些相關(guān)信息不足，有時(shí)無法判斷故障的原因，就要及時(shí)和現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)技術(shù)人員溝通，把需要的機(jī)器信息補(bǔ)充完整。

d結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)提供的相關(guān)信息，給出一般性結(jié)論（分清主次）；

①故障程度的評(píng)估

判斷時(shí)，應(yīng)根據(jù)故障前后有關(guān)的運(yùn)行及監(jiān)測(cè)參數(shù)的數(shù)值進(jìn)行慎重的比較，然后參照有關(guān)規(guī)范、規(guī)定及設(shè)備的歷史狀況加以綜合判斷。既要考慮原有數(shù)值的大小，更要考慮其變化量的大小，最重要的還是看其當(dāng)前數(shù)值的大小。

②故障部位的診斷

判斷故障所發(fā)生的具體部位，對(duì)停車后的搶修工作有著很重要的指導(dǎo)作用，判斷具體、準(zhǔn)確時(shí)，可以大大縮短搶修時(shí)間，降低檢修費(fèi)用。判斷時(shí)，一定要緊密結(jié)合設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并參考各方面的信息加以綜合考慮。

③故障趨勢(shì)的預(yù)測(cè)

判斷故障的發(fā)展趨勢(shì)，除了對(duì)確定是否需要停車有決定性作用外，還對(duì)如何維持運(yùn)行有著具體的指導(dǎo)作用。應(yīng)著重所發(fā)生故障的自身特點(diǎn)及故障發(fā)生后短時(shí)間內(nèi)所呈現(xiàn)的特征來進(jìn)行判斷。

e根據(jù)故障現(xiàn)象，通過結(jié)論，給出故障機(jī)理

從原理上解釋故障現(xiàn)象的故障機(jī)理

f給出故障處理的方法

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，由相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)決策者給出?；谂袛嘁岢隹煽?、穩(wěn)妥、切實(shí)可行的處理意見，通常需要依次明確以下問題：

①是立即停車檢修，還是維持運(yùn)行待機(jī)修理；

②是降低負(fù)荷維持運(yùn)行，還是滿負(fù)荷運(yùn)行；

③是否需要采取應(yīng)急措施來維持運(yùn)行；

④維持運(yùn)行中需要監(jiān)視、調(diào)整哪些主要的運(yùn)行參數(shù)，具體為何值；

⑤哪些運(yùn)行參數(shù)變化為何值時(shí)需立即停車；

柴油機(jī)活塞上行過程中，壓縮壓力大小主要受進(jìn)氣工況、進(jìn)氣閥關(guān)閉滯后和燃燒室氣密性(氣閥密封性、活塞環(huán)與缸套氣密性等)等影響。壓縮終點(diǎn)壓力的降低會(huì)影響柴油機(jī)燃燒性能，尤其是低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)域的發(fā)火性能。

⑥停車后的搶修項(xiàng)目，搶修中的重點(diǎn)檢查內(nèi)容及主要控制指標(biāo)。

g檢查驗(yàn)證

分析診斷的全過程并不是做出結(jié)論就算結(jié)束了，最后必須檢查驗(yàn)證診斷結(jié)論及處理決策的結(jié)果。故障分析人員應(yīng)當(dāng)了解設(shè)備檢修的詳細(xì)情況及處理后的效果，同時(shí)，對(duì)損壞零部件拍照留存，檢查診斷結(jié)論與實(shí)際情況是否符合，這是對(duì)整個(gè)分析過程最有力的總結(jié)。

典型實(shí)例：P1101A冷凍泵故障診斷報(bào)告

a機(jī)組簡(jiǎn)圖

b機(jī)組運(yùn)行情況簡(jiǎn)介

遼陽石化動(dòng)力廠空分裝置P1101A冷凍泵，屬多級(jí)離心泵，型號(hào)為100D16×6，機(jī)械密封，由長(zhǎng)春水泵廠生產(chǎn)，轉(zhuǎn)速2940RPM，流量50m3/h，揚(yáng)程53m，該泵連續(xù)運(yùn)行一年多，一直運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)巡檢儀采樣頻率調(diào)整到6400/10000HZ后，發(fā)現(xiàn)在2000HZ處產(chǎn)生另一峰值， 其水平振動(dòng)3h測(cè)點(diǎn)由開始的26.476m/s2上升至40m/s2，最高時(shí)可達(dá)47.581 m/s2，垂直振值為33.12 m/s2超過預(yù)警值。經(jīng)趨勢(shì)分析和頻譜分析后，判斷此泵滾動(dòng)軸承運(yùn)行出現(xiàn)劣化。于2015年4月22日向空分裝置發(fā)出轉(zhuǎn)機(jī)巡檢問題通報(bào)單，并開始加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，安排解體檢修。

c測(cè)試分析圖

由轉(zhuǎn)機(jī)振動(dòng)趨勢(shì)看，其振動(dòng)逐漸增高已經(jīng)超過振動(dòng)危險(xiǎn)值40m/s2，后期振動(dòng)值波動(dòng)增高，振動(dòng)劣化嚴(yán)重，需停機(jī)檢修。

由振動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)圖對(duì)比各測(cè)點(diǎn)趨勢(shì)圖可看出非驅(qū)動(dòng)端第4測(cè)點(diǎn)振動(dòng)趨勢(shì)并沒有增大，驅(qū)動(dòng)端軸承箱第3測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值有明顯上升，由此推斷非驅(qū)動(dòng)端軸承運(yùn)轉(zhuǎn)相對(duì)平穩(wěn)。

泵轉(zhuǎn)速2940RPM，主要振動(dòng)頻率發(fā)生于2465HZ，振值峰值超越危險(xiǎn)值18.95%，因此泵軸承發(fā)生故障的可能性極大。第3測(cè)點(diǎn)軸承型號(hào)為N307，由智能巡檢軟件所得軸承N307故障特征頻率：內(nèi)圈故障頻率321.33HZ，外圈217.67HZ，滾珠122.69HZ。初步判斷軸承N307可能間隙增大，或保持架損壞，導(dǎo)致振動(dòng)增大。

e維修建議

接觸該軸承部位手感振動(dòng)明顯，建議解體檢修，檢查泵軸承磨損情況。

f維修反饋及總結(jié)

經(jīng)過拆檢發(fā)現(xiàn)，該軸承間隙明顯增大，在拆卸過程中，一個(gè)滾子脫落，軸承的潤(rùn)滑脂發(fā)黑發(fā)硬。

總結(jié)：經(jīng)各項(xiàng)圖譜分析判斷出軸承存在故障，經(jīng)過更換軸承檢修，及時(shí)避免了離心泵其它惡性事故的發(fā)生，有效降低了維修成本，做到了預(yù)知檢修。此案例中，軸承發(fā)生峰值的頻率在2465HZ，可能反映的是由于潤(rùn)滑不良造成的振動(dòng)，或由于軸承在運(yùn)行過程中，間隙增大，而產(chǎn)生的峰值，這有待進(jìn)一步的探索。

結(jié)束語

總之，設(shè)備檢修部大力開展智能化巡檢工作以來，設(shè)備巡檢的技術(shù)含量顯著提升，通過對(duì)公司各生產(chǎn)裝置重點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，全面分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，為生產(chǎn)裝置提供的維修建議和設(shè)備運(yùn)行劣化預(yù)警更具科學(xué)依據(jù)，使設(shè)備運(yùn)行可靠度大幅提高，這種防患于未然的處理方法為設(shè)備由被動(dòng)維修、計(jì)劃維修向預(yù)知維修轉(zhuǎn)變提供了保障，大大節(jié)省了維修時(shí)間和維修成本，也為設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)提供了有力的技術(shù)支持。

參考：

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

［2］楊國(guó)安編著.機(jī)械設(shè)備故障診斷實(shí)用技術(shù)—北京：中國(guó)石化出版社，2007 （2013.3重?。?/p>

作者簡(jiǎn)介：

孫秀華（1970.10.4-），女，1992 年7月畢業(yè)于沈陽化工學(xué)院，工學(xué)學(xué)士，設(shè)備工程師，從事設(shè)備檢修、安裝、管理及職工培訓(xùn)工作。