机泵振动状态监测提升设备预知维修管理水平

金鑫

摘要：目前大部分化工企业关键机泵缺少状态监测系统，判断故障的主要手段就是耳听、手摸、红外测温、壳体测振等，很难预测和分析机泵存在的潜在故障，只能被动的非计划性停车，对设备运行和连续性生产都十分不利，存在很大的安全隐患。一旦关键或危险介质机泵发生故障，如抱轴、密封部件泄漏等，在监护不到位的情况下，极容易导致爆炸、火灾等事故的发生，不但给生产企业带来巨大的经济损失，而且危及在岗人员的生命安全。本文主要分析了泵振动监测和起重设备前瞻性维护的管理水平。

关键词：机泵振动;原因分析;状态监测;设备预知维修

引言

机泵占有非常重要的地位，也可以称之为装置的心脏，机泵运行能否在安全可靠的情况下进行，不仅对装置正常生产起着十分关键作用，对装置长周期的运行，以及节能降耗也同样有着重要意义。因此，努力确保平隐安全的运行是维护检修工作重要的内容之一。

1、机泵在线监测系统

机泵群在线状态监测系统（ConditionMonitoringSystem，CMS）是对机泵旋转部件进行振动监测，通过对泵振动信号进行在线采集、处理和分析，可以及时检测泵故障，评估泵的状态，预测零部件的剩馀寿命，从而合理安排泵的维护工作，更好地保证泵的正常运行，节约维护成本。目前需要安装在线振动状态监测系统，以评估泵的状态，及早发现和跟踪设备故障。该装置应具备在线故障监测、及时故障检测、故障等级分析和维修建议等功能，以确定更换寿命，避免过早更换部件。制定合理的批次更换维护计划，减少单次更换造成的重复成本。

1.1系统总体架构

该系统分为地方监测和中央监测两个部分。泵电机水平振动侧和驱动端水平振动侧安装加速度传感器，通过振动监测2300传输到工厂网络年龄进行数据采集，然后传输到DCS分布式控制系统和故障诊断分析软件System1®Evolution上。

1.2硬件配置

状态监测系统主要由三部分组成，即数据采集无线传感器、配电网无线网关和数据处理服务器。（1）无线电传感器：这是一种无线监测装置，专为现场具有分散的测量点和复杂布线的设备而设计，能够实现振动信号和温度信号的同时采集。振动信号包括速度、加速度和位移，数据采集是一种连续大小，今后可用于频谱形态分析。数据采集后，监测仪无线传输数据，避免了现场接线的繁琐工作，大大降低了企业监控设备的难度。（2）无线网关：是状态监测系统的重要组成部分，负责无线监测器与数据库服务器之间的数据传输和通信。从无线监视器接收振动和温度数据，并将数据传输到数据库服务器;同时，它还可以从数据库服务器接收指令并将其发送到无线监视器。（3）数据库服务器：实现设备状态的自动存储、自动分析和报警，对设备故障进行早期诊断和趋势预测，并提供基于设备状态的标准和定量基础数据，以便进行前瞻性维护。

1.3软件配置

监测系统采用大数据平台及其相应的应用软件和组件，具备良好的开放性、扩展性、可靠性。基于Linux运行环境，采用SpringCloud微服务、多机群分布式架构，内部处理使用Spark、Redis等关键模组，利用Rabbitmq消息发布组件进行数据传输，支持流计算功能和具备水平扩展能力;采用关系型数据和非关系型数据库，支持不同格式的数据存储和处理;支持运行TensorFlow库、Mllib机器学习库。可根据不同机泵及其运行特点，设定有效的故障报警门限值，具备泵群振动及温度的趋势、多数据独立浏览、声光报警等功能。功能包括：速度有效值（2Hz～1kHz）、加速度值、轴承温度、轴承状态，同时显示上述功能的趋势预警、阈值预警，实时显示，历史统计数据（自定义时间节点查询）;具备丰富的数据分析功能，可以提供趋势图、时域波形、频谱、包络解调、多波形、多频谱等多种分析谱图。

2、机泵振动风险管控措施

2.1加强机泵状态检测管理

各本地单位的泵操作员必须使用VM63（或BH550）振荡器监测泵的运行情况，每天对正在运行的泵进行一次全面检查和巡逻，并建立检查记录，联系当地单位的设备管理人员和维修人员，以便在出现异常情况时根据设备的重要性及时进行诊断工作。各地区单位的设备工程师必须使用VM63（或BH550）振荡器监测泵的运行情况，每天对正在运行的泵进行一次离线检查，在每周一下午6点前汇总上星期的监测数据，并以本周最高的测量值向移动司报告监测数据。出现异常情况时，必须及时联系当地单位的设备管理人员和维修技术人员，根据设备的重要性进行诊断工作。上周的监测数据每周一下午6点前汇总，发布分析报告，过度振动的设备及时与当地单位通信解决问题。

2.2轴心轨迹分析的应用

轴相对于轴承座的运动轨迹直接反映了转子的当前运动状态，并包含大量机械运行状态信息。因此，轴轨迹分析是诊断泵故障的有效方法，可帮助诊断泵故障。分析定线轨迹可以确定探针的安装方向不一定是振动最大的方向。也就是说，只有在单个探针信号之后，才可能低估转子的实际振动，只有通过在轴位置上合成双向探针信号，才能得到评估波振动所需的最大振动值。通过分析轨迹的形状，可以知道转子的应力状态，直观区分不同类型的误差。

2.3机泵健康分析系统的应用

泵状态分析系统是一个综合振动分析软件系统。为了准确分析和诊断泵的状态，选定的监测指标包括振动指数、温度指数、电流指数、斑点检查润滑指数、运行时指数等。傳感器类型可分为：振动测量加速度传感器、涡流传感器、温度测量温度传感器、电流测量霍尔传感器等。主要针对原水泵站最常用的垂直倾斜泵。

2.4机泵振动评价

根据振动信号频域和轴承参数的能量分布，确定是否存在故障以及故障来源。振动评价中，选择上导轴承和下导轴承径向、轴向通和摆动的一些特征尺寸作为单个指标，并以每个指标的最高等级作为振动评价的等级。

结束语

采用在线监测系统并比较实际应用，在线监测系统能够逐行逐段管理水泵维护，为设备的稳定运行提供了强有力的保证，使设备长期安全平稳运行。

参考文献：

[1]李明辉，高航，王瑞金.催化裂化装置关键机泵在线监测技术研究及应用[J].新型工业化，2020，10（4）：128-131.