石油化工轉動設備的振動故障分析及處理

李鴻志

摘要：在科學技術水平不斷發展背景下，越來越多先進技術設備涌現，并被廣泛應用在石油化工生產中。由于石油化工產業自身特性，轉動設備在運行中，由于運行負荷較大，或是受到環境因素影響出現振動故障問題，在不同程度上影響著設備的運行效率。本文就石油化工轉動設備振動故障進行分析，從多種角度分析故障原因，提出合理有效的改善措施。

關鍵詞：石油化工；轉動設備；振動故障

引言

機械設備的振動是物體或質點在相對平衡點的位置移動，因為物體在運行中存在間隙，在晃動中從而產生位置偏移，其震動幅度的大小取決于設備控制間隙的大小，間隙越大震動越大，間隙越小震動越小。機械設備的振動不僅會對工作的精度產生不利影響，一定程度上會加重設備因振動磨損帶來的損壞。對機械設備震動原因進行分析，排除故障，才能有效保證設備的正常和高效運行。

一、機械振動產生的原因

機械設備在運轉過程中，因為要減小摩擦力，所以不同物體之間都存在一定的間隙，隨著轉動次數的增加和不斷的日漸磨損，間隙會呈現增大的趨勢，一旦超過一定范圍，就會產生運轉中的振動，并會隨著間隙的增大而振動的越來越厲害，不但加劇了設備的磨損程度，而且由于振動會影響其工作的精確度，也一定程度上降低了功的傳遞效率。但是，機械設備的振動是無法完全避免的，運行最穩定的機械也存在振動現象，是無時不在的。而引起機械振動的原因也不是單一的，有時會因為一出震動而波及另一處的振動，從而形成一種共振，共振會產生一定的沖擊力，對設備的使用壽命和使用效果產生不利影響。

反過來說，當設備出現震動現象時，或震動的頻率超出正常范圍時，就要考慮設備是否發生了某些故障或損壞。要檢查和排除設備故障，可以通過檢測設備振動的頻率、轉數、速度及其位移量和相位等一些列數據參數，進行有效的分析研究，查尋產生異常震動的原因，以便及時采取行之有效的措施進行妥善處置，保證機械設備的正常運行。通過異常震動的參數分析來檢測設備故障，具有方便快捷、判斷準確的優點。而采用的振動檢測診斷設備故障的分析法，成為較為常用的一種故障診斷方法，被廣泛的應用到設備運轉的故障排除中來，并不斷地更新和完善，技術越來越成熟。

二、常見的振動故障分析

（一）常見的振動故障類型

引起機械振動的原因也是多方面的，認識和了解機械設備轉動時易見的振動故障和振動原因，可以有效提升轉動設備振動分析的準確性。通常來說，引起機械設備轉動時產生的故障主要來自以下原因。一是機械設備出現轉子失衡和轉子彎曲。轉軸作為轉動設備的最關鍵部件，安裝或使用過程中很容易出現轉軸的質量偏心或缺損，出現轉子失衡現象，從而產生不平衡的往復作用力。來回往復的作用力指的是一種作用力反復的對另一種物體產生作用，從而引起物體的來回運動，而在往返運動過程中，如果運行的不平衡、不對中就會引起磨損晃動等現象，會產生一定的反復作用力，引起設備振動。另外，轉子彎曲或不對中引起震動。機械轉動設備的轉子通常情況下由聯軸器來連接，當聯軸器出現熱膨脹或承載負荷過大時，容易造成轉子間軸線不對中，致使軸承磨損增大、轉軸彎曲、轉子偏心，引發機器強烈振動。二是共振現象引起震動加大。共振現象是因為運轉中的機械設備遭受到和機械固有頻率相同的往復作用力而引起的，振動越強烈，越容易造成破壞力，影響機械設備的正常運行。三是設備的某些部件產生松動跡象。比如固定設備的螺絲沒有擰緊、設備軸承間隙過大、某些配件標準不符、轉動設備存在載荷過大、潤滑不良、某些部件老化腐蝕等等，都會引起機械設備的振動，尤其在旋轉工作狀態，振動就會越強烈，越強烈越容易引起共振，加重設備的振動頻率，導致工作不精細、效率低下，嚴重時致使設備損壞。

（二）振動故障分析步驟

當機械運轉設備發生不同程度的振動時，要結合機械設備的實際情況，通過對一系列參數數據的分析和研究，進行綜合、分析、判斷，從而查出故障原因。首先，要對機械設備的性能和結構、工作原理有一個清楚的了解。其次，要注重監測三個關鍵變化點來識別故障。通過觀察設備啟動與關停中轉速變化引起的振動量變化，用頻譜分析法觀察頻率成分與各成分相位間的的變化，軸心軌跡形狀的變化，然后進行綜合分析和判斷，辨別故障是否存在。如果有故障要采取相應解決措施，并通過工作狀態的一系列監測來檢查及其是否發揮正常功能。

三、檢測維修

（一）預防性維修

其基本含義是對影響設備正常運行的潛在故障采取“預防為主”的措施，即在設備的使用過程中加強維護保養，預防故障的發生，盡可能在設備開始出現功能性故障之前進行預防維修。設備功能定義了設備提供設計功能所必需的正常運行條件要求，預防性維修的最基本的目的就是保持設備自身（除環境和工藝條件外）的正常運行條件要求。通常概念的預防性維修主要是指基于時間的維修，這是一種基于日歷時間或設備運行時間為依據而進行的周期性維修。

典型的預防性維護活動包括定期檢查、狀態檢測、易損部件的更換、緊固和校準，以及基本的清潔，從而維持設備正常運行和防止設備發生故障。有效的預防性維護策略可以讓設備保持在最佳的運行狀態，減少故障并實現設備最大化的有效生命周期。另外，通過預防性維修也可以發現設備潛在故障，從而有充分的時間安排維修計劃和準備所需的備件，有計劃地進行維修工作。裝置定期停車進行大檢修也可看做是預防性維修的一種特殊形式。

（二）狀態維修或預測性維修

狀態維修以設備狀態檢查、檢測和診斷等科學技術手段為基礎，適時掌握設備的運行狀態，收集可用于指示潛在故障或即將發生故障（ 振動，溫度，聲音，顏色等等） 的變量數據，再根據設備的實際運行狀態情況對這些數據進行分析和預測，進而制定相應的維修計劃，在設備出現了性能劣化后以接近會發生功能性故障之前進行維修，而不是僅僅以設備使用時間為依據制定維修計劃。通過尋求所需的合理有效的維護水平，達到非計劃停機時間最小化的目標。狀態維修要求定期對設備進行各種參數測量，及時反映設備實際狀態。測量的參數可以在一定的提前期間給出警報，以便采取適當的維修措施。狀態維修是在設備出現了性能劣化后實施的維修，只不過狀態的逐漸劣化是由被檢測的設備狀態參數變化反映出來的，因而可以被提前分析和預測。預防性維修和狀態維修都屬于主動性維修的范疇。

四、結語

總而言之，在對石油化工產業當中所應用的轉動設備進行維護管理的過程當中，應該具體問題具體分析，結合設備所呈現的實際運行狀況以及變化的特征制定最為合理的優化方案。相關從業人員應該積極探索，對國外的一些先進技術和理念加以借鑒，與我國石油化工行業的實際狀況相互結合，繼而創建出一套符合我國國情的轉動設備維護管理體系，為行業的健康發展以及國民經濟的進步提供出源源不斷的動力。

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