智能巡檢在設備故障診斷中的應用

撰文/孫秀華

■111003 遼陽石化設備檢修部 遼寧 遼陽

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智能巡檢在設備故障診斷中的應用

撰文/孫秀華

■111003 遼陽石化設備檢修部 遼寧 遼陽

智能化巡檢是企業實現全面信息化的重要組成部分，是一次設備管理模式的變革。通過智能巡檢獲取轉動機械狀態信息，基于設備的故障機理，提取故障特征，進行故障診斷，把診斷技術用于設備一生的各個環節。通過設備故障診斷技術的推廣應用，達到預防為主的目的，有效的避免過維修和欠維修，為裝置平穩生產提供了可靠的保障。設備；智能巡檢；故障診斷；預知檢修

設備故障診斷技術是一種了解和掌握設備在使用過程中的狀態，確定其整體或局部正常或異常，早期發現故障及其原因，并能預報故障發展趨勢的技術。通俗地講，它是一種給設備“看病”的技術。本文結合遼陽石化動力廠空分裝置P1101A冷凍泵，在實際工況條件下采集到的振動故障信號，對設備進行故障診斷的實例，簡單介紹一下設備故障診斷技術在檢修實際中的應用。

智能化巡檢概述

近年來，由于各種監測、診斷和預測等新技術的發展，石化設備狀態檢修取得很大的進展。設備檢修部按照設備管理“全員、全過程、全生命周期”的要求，為逐步實現從“事后檢修”向“預知檢修”過渡，從2013年3月1日起，全面啟動智能巡檢工作。8月份，對系統硬件進行升級，在部里配置了一臺專業級服務器，為各車間監測站配置了專用電腦，保證了智能巡檢系統的高效、穩定運行。2014 年6月，對智能巡檢系統軟件進行了全面升級，系統的分析功能得到進一步完善。目前，已建立起設備檢修部、車間、班組三級管理機制，智能巡檢范圍覆蓋遼陽石化公司7個生產廠的29個生產裝置，對遼化公司各生產裝置重點轉動設備進行狀態監測。

智能巡檢工作流程：班組巡檢人員每天按照巡檢任務單和巡檢線路，對設備進行智能巡檢，規范采集設備數據。車間監測站負責將數據上傳至服務器數據庫，對巡檢數據進行分析和匯總，填寫“設備檢修部智能巡檢日報表”并發送到設備檢修部監控站；對于報警的設備，分析設備報警原因，將運行趨勢劣化的設備信息及時反饋給裝置方面。設備檢修部監控站將各車間“設備檢修部智能巡檢日報表”匯總到“設備檢修部智能巡檢統計表”，每天對服務器數據庫內的所有報警測點進行匯總，填寫“設備檢修部智能巡檢報警設備統計表”，對連續3天報警的設備分析報警測點頻譜圖，跟蹤設備運行劣化趨勢曲線圖，及時與各檢修車間溝通，將報警設備運行狀況反饋給裝置方面，明確報警原因，落實解決方案。

故障診斷的一般過程

a故障真偽的判斷

機械設備本身是否真的發生了故障，是否為儀器失靈或工藝系統波動所造成的假象，是故障診斷首先應解決的問題。由于儀器失靈以及因工藝系統波動或操作不當（特別是在開車或工藝負荷調整的過程中）而產生的故障常有發生，因此切忌僅限于一、兩個因素就輕易判斷發生了機械設備故障，而應該根據系統、儀表、運行、現場等多方面情況進行綜合的判斷。

b根據現場提供的機器故障表象（異常聲音、振動異常），完整收集現場信息。

凡是可能引起故障的信息都要收集，例如工藝系統、運行、檢修方面的各種信息，甚至設備的原理、結構、型號等。然后對所收集的信息進行篩選，刪除本身正確、正常、未發生變化的信息。最后，對剩下的疑點信息采用排除法，逐一去偽存真，特別要注意排除因發生故障所連帶產生的異常現象，從而找出導致故障發生的真正原因。因此，對故障類型的診斷，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。實在吃不準時也可以多列幾條，但應附加說明其中的主次關系和可能發生的概率。

c根據儀器提供的數據，通過各種圖譜進行分析

通過儀器提供的準確數據，查看各種譜圖，進行對比分析，感覺一些相關信息不足，有時無法判斷故障的原因，就要及時和現場相關技術人員溝通，把需要的機器信息補充完整。

d結合現場提供的相關信息，給出一般性結論（分清主次）；

①故障程度的評估

判斷時，應根據故障前后有關的運行及監測參數的數值進行慎重的比較，然后參照有關規范、規定及設備的歷史狀況加以綜合判斷。既要考慮原有數值的大小，更要考慮其變化量的大小，最重要的還是看其當前數值的大小。

②故障部位的診斷

判斷故障所發生的具體部位，對停車后的搶修工作有著很重要的指導作用，判斷具體、準確時，可以大大縮短搶修時間，降低檢修費用。判斷時，一定要緊密結合設備的具體結構特點并參考各方面的信息加以綜合考慮。

③故障趨勢的預測

判斷故障的發展趨勢，除了對確定是否需要停車有決定性作用外，還對如何維持運行有著具體的指導作用。應著重所發生故障的自身特點及故障發生后短時間內所呈現的特征來進行判斷。

e根據故障現象，通過結論，給出故障機理

從原理上解釋故障現象的故障機理

f給出故障處理的方法

結合現場情況，由相關現場決策者給出。基于判斷要提出可靠、穩妥、切實可行的處理意見，通常需要依次明確以下問題：

①是立即停車檢修，還是維持運行待機修理；

②是降低負荷維持運行，還是滿負荷運行；

③是否需要采取應急措施來維持運行；

④維持運行中需要監視、調整哪些主要的運行參數，具體為何值；

⑤哪些運行參數變化為何值時需立即停車；

柴油機活塞上行過程中，壓縮壓力大小主要受進氣工況、進氣閥關閉滯后和燃燒室氣密性(氣閥密封性、活塞環與缸套氣密性等)等影響。壓縮終點壓力的降低會影響柴油機燃燒性能，尤其是低轉速低負荷區域的發火性能。

⑥停車后的搶修項目，搶修中的重點檢查內容及主要控制指標。

g檢查驗證

分析診斷的全過程并不是做出結論就算結束了，最后必須檢查驗證診斷結論及處理決策的結果。故障分析人員應當了解設備檢修的詳細情況及處理后的效果，同時，對損壞零部件拍照留存，檢查診斷結論與實際情況是否符合，這是對整個分析過程最有力的總結。

典型實例：P1101A冷凍泵故障診斷報告

a機組簡圖

b機組運行情況簡介

遼陽石化動力廠空分裝置P1101A冷凍泵，屬多級離心泵，型號為100D16×6，機械密封，由長春水泵廠生產，轉速2940RPM，流量50m3/h，揚程53m，該泵連續運行一年多，一直運行穩定，經巡檢儀采樣頻率調整到6400/10000HZ后，發現在2000HZ處產生另一峰值， 其水平振動3h測點由開始的26.476m/s2上升至40m/s2，最高時可達47.581 m/s2，垂直振值為33.12 m/s2超過預警值。經趨勢分析和頻譜分析后，判斷此泵滾動軸承運行出現劣化。于2015年4月22日向空分裝置發出轉機巡檢問題通報單，并開始加強監測，安排解體檢修。

c測試分析圖

由轉機振動趨勢看，其振動逐漸增高已經超過振動危險值40m/s2，后期振動值波動增高，振動劣化嚴重，需停機檢修。

由振動運行狀態圖對比各測點趨勢圖可看出非驅動端第4測點振動趨勢并沒有增大，驅動端軸承箱第3測點振動值有明顯上升，由此推斷非驅動端軸承運轉相對平穩。

泵轉速2940RPM，主要振動頻率發生于2465HZ，振值峰值超越危險值18.95%，因此泵軸承發生故障的可能性極大。第3測點軸承型號為N307，由智能巡檢軟件所得軸承N307故障特征頻率：內圈故障頻率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，導致振動增大。

e維修建議

接觸該軸承部位手感振動明顯，建議解體檢修，檢查泵軸承磨損情況。

f維修反饋及總結

經過拆檢發現，該軸承間隙明顯增大，在拆卸過程中，一個滾子脫落，軸承的潤滑脂發黑發硬。

總結：經各項圖譜分析判斷出軸承存在故障，經過更換軸承檢修，及時避免了離心泵其它惡性事故的發生，有效降低了維修成本，做到了預知檢修。此案例中，軸承發生峰值的頻率在2465HZ，可能反映的是由于潤滑不良造成的振動，或由于軸承在運行過程中，間隙增大，而產生的峰值，這有待進一步的探索。

結束語

總之，設備檢修部大力開展智能化巡檢工作以來，設備巡檢的技術含量顯著提升，通過對公司各生產裝置重點轉動設備進行狀態監測，全面分析設備運行狀態，為生產裝置提供的維修建議和設備運行劣化預警更具科學依據，使設備運行可靠度大幅提高，這種防患于未然的處理方法為設備由被動維修、計劃維修向預知維修轉變提供了保障，大大節省了維修時間和維修成本，也為設備長周期運轉提供了有力的技術支持。

參考：

［1］盛兆順，尹琦嶺編著.設備狀態監測與故障診斷技術應用—北京：化學工業出版社，2003

［2］楊國安編著.機械設備故障診斷實用技術—北京：中國石化出版社，2007 （2013.3重印）

作者簡介：

孫秀華（1970.10.4-），女，1992 年7月畢業于沈陽化工學院，工學學士，設備工程師，從事設備檢修、安裝、管理及職工培訓工作。