煉化企業機泵全域狀態監測創新與應用

王 軍，李 犇

（中國石油遼陽石化公司機動設備處，遼寧遼陽 111003）

0 引言

機泵做為轉動設備，在長時間運行輸送物料的過程中，不可避免會出現腐蝕、堵塞、機封泄漏、軸承損壞等問題，極有可能導致轉動部位損壞，甚至由于輸送介質泄漏導致中毒、著火、爆炸等事故的發生。在企業對設備安全保障技術的需求十分強烈的情況下，采用先進的監測手段及方法能取得較好的效果。

隨著“中國制造2025”規劃的提出和工業4.0 所帶來的發展機遇，國內外各大企業都在積極實施“智能制造”戰略升級。在信息化高速發展的今天，工業智能化已是企業發展的大勢所趨，企業實現設備智能化運維管理，保證設備全壽命周期的全覆蓋管控，有助于加快人機智能交互，使設備與設備之間、設備與人員之間緊密關聯。近兩年，遼陽石化公司通過優化原有監測體系架構，建立新的機泵狀態監測管理體系，提高了監測措施的實時性、有效性、可擴展性，逐步建立了機泵在線、離線、無線監測網，實現機泵全覆蓋監測。通過機泵全域監測平臺的應用，高效開展機泵“兩治理一監控”、精修等重點工作。通過抓趨勢分析、預先管控和設備運行異常管理，強化主動預知維修，機泵運行風險得到有效管控，運行可靠性得到較大提升。

1 機泵全域狀態監測平臺

通過整合公司全域機泵的振動數據、臺賬數據、開停車數據和其他業務數據，建立數據標準，實現數據治理，構建全域機泵數據中心。利用機器學習技術、大數據分析技術、人工智能技術，進行智能預警、智能診斷就和性能分析算法模型研究，簡化傳統的復雜狀態監測系統應用限制，降低員工使用門檻，提升監測系統使用效果。實現了基于數字孿生的機泵的狀態監測與診斷系統，將數據、模型與三維進行融合與交互，從設備精細化數字孿生與全廠數字孿生兩個層面，將數據建模得到的模型和數據分析結果功能結合，實時反映物理系統的詳細情況，實現全廠設備狀態一覽全局、設備異常輔助決策，提升物理系統在壽命周期內的性能表現和用戶體驗。

通過全域機泵數據整合，利用大數據與工業經驗數據基礎分析能力，將數據進行集成管理和挖掘，在智能預警與診斷基礎上，建立以數據驅動的標準化動設備報警處理檢維修的工作流程，基于故障機理庫形成相應的維修維護方案庫，實現設備的健康狀態診斷、評估及預知維護。

當設備故障智能監控系統產生報警，系統自動產生報警通知，相關人員第一時間獲得反饋，下一步將進一步深化應用，實現與公司檢維修系統的關聯，觸發檢維修流程（故障維修，定期保養），同時可根據檢維修記錄自動統計備品備件消耗，結合更換記錄自動計算平均無故障時間，形成備品備件最優庫存。最終檢修完成并反饋實際檢修情況，自動形成典型故障案例庫，大量故障案例的積累，可進一步優化和完善系統維修策略，持續提升設備管理績效。公司機泵全域狀態監測平臺見圖1。

圖1 機泵全域狀態監測平臺

2 機泵全域狀態監測平臺故障診斷實例

遼陽石化公司烯烴運行部P102C 鍋爐給水泵是裝置中非常重要的機泵之一，該泵于2021 年4 月12—15 日施工，對泵頭進行更換，4 月19 日啟動運行后泵運行穩定，11 月25 日，通過機泵全域監測平臺發現該泵兩端軸承水平方向振動同時不斷增大（圖2）。

圖2 烯烴運行部裂解裝置P102C 泵

通過現場檢查該泵潤滑油液位正常，油封無泄漏，通過系統查看到泵運行期間軸瓦溫度趨勢，11 月22—23 日有兩次溫度峰值，然后快速回落至正常溫度（圖3）。

圖3 P102C 泵驅動端軸瓦2 次溫度異常升高

通過軸瓦溫度趨勢分析，11 月22 日20：00 左右軸瓦溫度發生一次突變，23 日2：00 左右故障再次發生，說明軸瓦在22日發生磨損，23 日磨損加劇。通過全域監測平臺狀態監測結果分析，泵驅動端水平振動頻率成分以1 倍頻和2 倍頻為主。

結合平臺相關數據及圖譜綜合分析認為，該泵軸瓦磨損造成溫度異常，并且由于磨損造成兩端軸承不同心現象（圖4）。

圖4 P102C 泵頻譜

11 月26 日解體檢修發現：軸瓦合金層部分脫落（圖5），造成軸瓦內進雜質，破壞了潤滑油膜，導致軸瓦、軸的磨損，引起軸瓦溫度突然升高。

圖5 P102C 泵驅動端軸瓦磨損

通過故障現象及相關圖譜分析認為，隨著異物被潤滑油沖洗掉，軸瓦恢復正常工作狀態，異物再次出現時，瓦溫隨即升高。但由于磨損造成了軸瓦間隙增大，并且泵軸中心位置下降，前后兩軸承不對中，導致泵振動偏大，表現為1 倍頻、2 倍頻明顯，與診斷結論吻合。

3 結束語

通過機泵全域狀態監測平臺的應用，公司機泵故障檢修的比例大幅縮減。今后公司將繼續深化該平臺的創新與應用，利用大數據、故障診斷模型、神經網絡等技術，將每臺設備建立獨立的預警模型，結合系統自學習，對不平衡、不對中、軸承早期故障實現部件級精確診斷、預警，故障預警信息通過手機APP 或短信推送至設備管理人員，保證設備運行24 h 無死角監控，促進設備監控管理模式的改變。整合機、電、儀檢修內容，修訂轉動設備檢修規程，從“短期治標”轉向“長期治本”，實現全公司機泵運行本質安全，助力公司機泵運行水平再上新臺階。