機泵振動監測提升設備預知維修管理水平
宋麗麗（玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅酒泉 735200）
摘 要：振動作為機泵常見的不穩定工況，會損耗或損壞機泵形成安全隱患。分析機泵常見振動問題，對裝置中機泵應用狀態監測技 術進行狀態監測數據管理、數據分析及故障診斷，捕捉設備運行隱患，做到機泵在振動初期及時發現并采取相應的預防措施，全面提 升設備預知維修管理水平，對設備長周期安全運行及玉門煉廠降本增效起到了 良好效果。關鍵詞：機泵振動；原因分析；狀態監測；設備預知維修 根據 JB/T 8097— 1999 中華人民共和國機械行業標準 《泵 的振動測量與評價方法》，按泵的中心高和轉速將泵分為 4 類， 機泵振動烈度評定等級劃分為 4 個區域，即 A、B、C、D。根據《煉 化企業提高機泵運行水平和本職安全指導意見》規定：A 區為新 交付使用的泵，應達到的狀態或優良狀態；B 區為泵可以長期運 行或合格狀態；C 區為泵尚可短期運行但必須采取相應治理措 施；D 區為泵不允許運行狀態。當機泵振動到達 C 區和 D 區時， 將會出現振動超標，并對機泵產生一定危害。機泵占有非常重要的地位， 也可以稱之為裝置的心臟，機 泵運行能否在安全可靠的情況下進行，不僅對裝置正常生產起 著十分關鍵作用，對裝置長周期的運行，以及節能降耗也同樣 有著重要意義 。 因此，努力確保平隱安全的運行是維護檢修工 作重要的內容之一[1]。按照煉化板塊“推行設備可靠性管理的要求”，玉門煉廠的 機泵監測全部采用離線方式，離線檢測儀器 43 臺，設置轉動設 備離線監測平臺， 在全廠推行轉動設備狀態檢測全覆蓋， 機、 管、操人員全覆蓋的管理要求，確保在用轉動設備運行可控。玉門煉廠在 2003 年第一次實行“三年一修”大檢修之前，換 熱器泄漏故障、大型機組經常性停機、全廠電力系統停電、公用系 統停風停水以及因儀表故障引起的事故事件等，幾乎每月都在發 生，維修人員進行連班加點搶修已經成為常態化工作。而今天的 煉廠， 一年出現一兩次有計劃的搶修都讓各級管理人員無法接 受。 因此，對于現代化煉化企業，事后維修沒有生存空間。玉門煉廠在 2004 年提出了“監測為先、預防為主，及時維 護、主動檢修”的預防性維修管理理念，亦非常重視預知性維修 工作的開展 。尤其在轉動設備管理方面，不斷探索預知性維修 模式的建立及實踐，且近幾年在全廠建立了轉動設備狀態檢測 三級監測體系，設置轉動設備離線監測平臺，大量購置設備點 檢儀、智能巡檢診斷分析儀，針對設備運行不同的振動、溫度、 軸承狀態值，分別采取改善潤滑、加強冷卻、重新對中找正、葉 輪轉子進行動靜平衡、停機檢修等手段，有效對轉動設備進行設備狀態監測和預知性維修工作。結合機泵結構形式、工作原理及操作工況，分析引起機泵振 動的主要原因。泵軸引起機泵振動的主要原因有 3 方面： ①泵長時間不用 時引起泵軸彎曲，再次使用時傳動部件會出現動態不平衡、發生 摩擦，便會出現不同程度的振動；②葉輪受輸送介質沖擊影響， 會使泵軸負荷加大，造成振動；③軸端與葉輪、聯軸器連接間隙 過大，引起軸向工作竄動量動態調節不當，造成泵軸過量竄動， 引起軸承振動[3]。運行中，葉輪口環和泵體之間、葉輪和隔板間隙、葉輪和軸套端 面間隙等不當，均會產生摩擦和碰撞，引起振動。如柴油改質分餾塔 底泵 P-503/2 泵軸承箱驅動端水平振動超標，2019 年 10 月 21 日 達到 5.4 mm/s。通過頻譜圖分析，時域波形近似為等幅正弦波，頻譜 圖主要是 1 倍頻，可能是由于轉子不平衡引起的振動超標。故障原因：解體檢查發現葉輪靜不平衡，機修車間做葉輪靜 平衡試驗。基礎地腳螺栓松動、機泵和電機與鋼結構支架接觸面切合 不實等都會加劇機泵的運行振動 。 如重整液態烴泵 P-202/2 軸 承箱水平振動在拆修前最高達到 9.0 mm/s， 通過圖譜分析：頻 譜圖 1 倍頻為主，伴有高次諧波，分析可能是轉子不平衡或者軸 彎曲，高次諧波幅值較小，此時機械松動特征不是很明顯。故障原因：經拆修發現軸有彎曲情況，葉輪靜不平衡 。 經處 理后，泵開啟后水平振動最高達到 14.3 mm/s 。 通過圖譜分析： 頻譜圖以 1 倍頻為主，伴有 2、3、4、5、6 倍頻，高次諧波振幅超過 轉頻振幅的 1/2，分析可能是由于泵連接松動。軸承選型不合適、軸承滾動接觸不良、軸承間的磨損、潤滑油 選型不當都會造成軸承工況惡化，引起機泵振動。如常減壓車間 減三減三中泵 P-121/2 軸承箱垂直方向振動最高達到 6.7 mm/s， 通過頻譜圖分析：頻譜圖以 3、6 倍頻為主，軸承包絡圖表現為滾聯軸器靜平衡或動平衡不良，聯軸器對稱性破壞，或電機轉 子動平衡差、介質流動時對泵體的摩擦和沖擊，泵體內壓力脈沖 等原因，也是引起機泵振動的原因。要求各屬地單位機泵操作工用 VM63（或 BH550）測振儀開 展機泵運行監測， 每天對運行機泵進行 1 次全面檢測巡檢且做 好檢查記錄， 遇到異常情況根據設備重要程度及時聯系屬地單 位設備管理人員和機修維修人員開展診斷工作。要求各屬地單位設備技術人員用 VM63（或 BH550）測振儀 開展機泵運行監測，每天對運行機泵進行 1 次離線檢測，每周一 18：00 前將上周監測數據進行匯總， 監測數據以本周實測最高 值上報機動科。運維單位機修車間巡檢人員每周用 VM63（或 BH550）測振 儀對全廠運行機泵進行 1 次全面狀態檢測巡檢且做好記錄，遇 到異常情況根據設備重要程度及時聯系屬地單位設備管理人員 和機修技術人員開展診斷工作。運維單位機修車間技術主管帶領技術人員每周用 VM63（或 BH550） 測振儀對全廠塔底泵及高危泵進行 1 次全面狀態檢測巡 檢且做好檢查記錄，每周一 18：00 前將上周監測數據進行匯總，且 出具分析報告，對振動超標設備及時與屬地單位溝通處理解決。機動科轉動設備管理崗位及時匯總每周運行機泵的振動數 據，組織機修技術主管、技術人員對振動監測數據超標的屬地單 位設備進行現場會診，幫助屬地單位分析問題，提出解決問題的 短期、長期治理方案，同時利用中油即時通平臺及時將問題進行 通報。根據煉化板塊 2019 年設備工作要點及上半年 HSE 體系審核 檢查的重點，玉門煉廠組織開展了高失效泵（檢修頻次高機泵）排 查，本著幫助各車間解決影響機泵長周期運行“老、大、難”問題的 目的，開展高故障率機泵攻關工作。大檢修期間計劃對全廠 23 臺 高故障率的機泵進行整體更換，水處理車間 7 臺，催化車間 5 臺， 常壓車間 5 臺，焦化車間 4 臺，重整車間 2 臺。切實提高設備的本 質安全性，為全廠的長周期安全平穩運行打下堅實的基礎。常減壓車間 P-104、P-106、P-107、P-111、P-115 由于工藝 管道振動引起振動超標， 大檢修期間已委托西安交大進行振動 分析，對泵進出口管線進行加固 。應用加固措施后，機泵振動由 C、D 區降至 B 區。基于機泵離線狀態監測為基礎的設備預知維修管理， 就是 獲取處理設備的大量數據信息，首先將振動處于 C、D 區域的機 泵振動大的原因通過數據分析診斷定案， 保證全廠機泵振動處 于 A、B 區域，提高設備本質安全水平。 總結這一階段轉動設備的管理模式，通過不同層次的巡檢及狀態監測，機泵的運行效果在逐步提升，但距離同行業還有很大 差距。目前煉化板塊 27 家煉化企業共對 72 085 臺機泵進行了測 振， 其中振動烈度等級為 A、B、C、D 級的機泵數量分別占機泵監 測總數的 52.60%、46.02%、1.25%、0.13%， 也就是說 98.62%的機 泵振動級別達到 B 級以上，全廠目前 B 級以上僅為 91.98%。 面對壓力， 提出了在 2020 年實現機泵振動級別達到 B 級 以上 98%的管理目標：①對振動處于區域 D 的機泵，要在振動 狀態整改中首先消除；②對于振動處于區域 C 的機泵，由于機 器振動速率的有效值不正常，已經不適合繼續使用，只能維持有 限的一段使用時間，建議在下次維護中進行檢測維修，或者有計 劃地進行維修， 振動處于區域 C 的機泵也同樣要嚴格管控，在 振動狀態整改中，逐漸消除，使全廠機泵的運行狀態處于 A、B 區域，利用預知維修的理念管控設備的振動狀態，使設備的完好 狀態大幅度提升，極大降低機泵的故障率；③要求出現超標運行 情況后，車間設備管理人員應積極應對，協同車間生產部門、機 修車間、機動科等有關單位查找原因，制定解決方案，不得消極 拖延，機動科將嚴加考核。2019 年檢修后全廠實際離線監測設備 201 臺 （塔底泵、高 危泵）：南區 105 臺，北區 96 臺，停運 23 臺；運行在 B 區以內 159 臺，占比 79.10%；處于 C 區 26 臺，占比 12.94%；處于 D 區 16 臺，占比 7.96%。2019 年 11 月對全廠運行機泵 208 臺 （其中高危泵 85 臺） 進行離線監測匯總：運行在 B 區以內 194 臺，占比 93.27%；處于 C 區 13 臺，占比 6.25；處于 D 區 1 臺，占比 0.48%。可以看出， 玉門煉廠機泵振動超標情況整體呈持續下降趨 勢，檢修后通過一個半月時間的機泵振動超標治理，振動超標機 泵大幅下降了 66.67%，后續將會繼續開展振動長期超標機泵的 攻關工作，計劃運行在 B 區以內的機泵占比達到 98%。（1）工藝操作。進行啟停及切換操作時，嚴格執行操作規程， 避免抽空、氣蝕、氣縛等情況發生。（2）盤車。對停運離心泵定期進行盤車，避免泵軸彎曲或變形。（3）軸管路及濾器 。定期對管路及濾器進行清理，避免物料 沉積或堵塞。玉門煉廠運用轉動設備狀態監測技術， 通過加強日常離線 電子化巡檢，找出故障原因，進行故障診斷，實現了全廠轉動設 備狀態的全面、有效監控，有效避免了事故的發生，有針對性地 維修節約了大量的維護費用，節約了人力資源，取得了明顯的經 濟效益，全面提升了設備預知維修管理水平。
