狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在冰機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

劉延軍，程國(guó)生

（1.大慶石化公司招標(biāo)中心，黑龍江大慶163714；2.大慶石化公司久隆房地產(chǎn)公司，黑龍江大慶163711）

狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在冰機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

劉延軍1，程國(guó)生2

（1.大慶石化公司招標(biāo)中心，黑龍江大慶163714；2.大慶石化公司久隆房地產(chǎn)公司，黑龍江大慶163711）

通過(guò)某腈綸廠冰機(jī)振動(dòng)超標(biāo)的實(shí)際案例，分析了狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在冰機(jī)故障判斷上的應(yīng)用。狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)冰機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的壓力、噪聲、振動(dòng)、溫度等信息，結(jié)合常見原因和設(shè)備的故障臺(tái)賬進(jìn)行綜合分析，最終為故障診斷提供依據(jù)。

壓縮機(jī)；故障診斷；離線；信號(hào)處理

腈綸廠冷卻水系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備是系統(tǒng)車間的壓縮機(jī)制冷裝置，核心的設(shè)備是冰機(jī)。其安全穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。當(dāng)冰機(jī)未發(fā)生故障運(yùn)行的參數(shù)超過(guò)正常值時(shí)，需對(duì)冰機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析，結(jié)合設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷，得到可靠的故障信息，為冰機(jī)的安全運(yùn)行提供可靠保障［1］。

1 故障診斷技術(shù)

將在線監(jiān)測(cè)技術(shù)運(yùn)用于設(shè)備的故障診斷時(shí)，能夠在設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)如振動(dòng)和溫度等指標(biāo)超過(guò)設(shè)定值時(shí)進(jìn)行預(yù)警，在故障的初期采取相應(yīng)的處理措施，可以調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)避免非計(jì)劃停車［2～4］?？梢远ù_定的故障部位，有目的和提前準(zhǔn)備相應(yīng)的備件，有效提高檢修的效率，從而縮短非計(jì)劃停車時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，針對(duì)每臺(tái)設(shè)備建立正常運(yùn)行參數(shù)表，提高數(shù)值的可比較性。如同1個(gè)振動(dòng)的數(shù)值在A設(shè)備上可能偏離正常值，需要采取相應(yīng)的措施，但是在B設(shè)備上可能是屬于正常的范圍。因此，采取在線監(jiān)測(cè)還可以有針對(duì)性地利用檢測(cè)的數(shù)據(jù)，靈活處理［5］。

2 冰機(jī)故障診斷

2.1 零部件故障診斷

在腈綸廠的系統(tǒng)車間，冰機(jī)作為B類設(shè)備進(jìn)行管理，其可靠運(yùn)行的要求比較高，因此設(shè)備一些關(guān)鍵的零部件需要進(jìn)行重點(diǎn)有效的監(jiān)測(cè)。如曲軸、活塞桿、連桿、氣閥、冷卻器等，通過(guò)這些關(guān)鍵部位進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)，可以有效地防止重大設(shè)備事故的發(fā)生。

2.2 整機(jī)的故障診斷

除主要的零部件進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)外，整機(jī)的運(yùn)行情況也至關(guān)重要?？梢酝ㄟ^(guò)冰機(jī)的運(yùn)行整體功能是否異常，是否存在故障隱患等異常情況，來(lái)分析和預(yù)測(cè)可能的故障，以確定維修方案，這是最主要的判斷方式。通常整機(jī)的故障診斷指標(biāo)較為規(guī)范，如壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)等可以量化的參數(shù)。

3 故障診斷實(shí)例

3.1 轉(zhuǎn)子除垢造成的不平衡

在設(shè)備大檢修后，單機(jī)試車時(shí)出現(xiàn)的強(qiáng)烈振動(dòng)的情況，在進(jìn)行解體檢修重新組裝后，單獨(dú)試車時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)，在轉(zhuǎn)速還很低時(shí)振幅便超過(guò)了報(bào)警值，轉(zhuǎn)速還沒(méi)有超過(guò)第1階臨界轉(zhuǎn)速，冰機(jī)的軸振幅就超過(guò)了聯(lián)鎖停車值，在當(dāng)時(shí)狀況下冰機(jī)無(wú)法投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。于是聯(lián)系狀態(tài)監(jiān)測(cè)站將振動(dòng)分析儀器運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)該機(jī)進(jìn)行信號(hào)采集與分析。

該次檢測(cè)時(shí)冰機(jī)轉(zhuǎn)速在1 560 r/min時(shí)軸振幅便已增加到86 μm（聯(lián)鎖值為100 μm）。監(jiān)測(cè)過(guò)程及信號(hào)處理結(jié)果，說(shuō)明振動(dòng)信號(hào)中的1倍頻成分最突出，其1倍基頻成分的幅值具有隨轉(zhuǎn)速的升高而增加的特點(diǎn)。根據(jù)這些特征，并且振動(dòng)又是發(fā)生在解體檢修后，而該機(jī)轉(zhuǎn)子又恰恰是經(jīng)過(guò)手工除垢后未做動(dòng)平衡處理便安裝上的，此時(shí)基本可以判斷強(qiáng)烈振動(dòng)是因轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡精度太差所致。最后的結(jié)論是需要再次解體檢修，將轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡再次安裝。在對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡處理后再次試車，冰機(jī)正常投入運(yùn)行。

3.2 轉(zhuǎn)子彎曲變形導(dǎo)致不平衡

在設(shè)備檢修中，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子需要更換。使用備用轉(zhuǎn)子進(jìn)行更換后，開機(jī)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)振動(dòng)劇烈。立刻停機(jī)并聯(lián)系狀態(tài)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)和分析。為配合得到狀態(tài)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，設(shè)備重新開機(jī)，但是在冰機(jī)的升速工作中，只能短時(shí)間帶負(fù)荷運(yùn)行，振動(dòng)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常值而引起聯(lián)鎖停車。在實(shí)際的數(shù)據(jù)采集時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)冰機(jī)從停機(jī)狀態(tài)逐漸加速，當(dāng)轉(zhuǎn)速剛過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，多處軸承監(jiān)測(cè)處的絕對(duì)振動(dòng)振幅超過(guò)設(shè)定值。但在設(shè)備的工作轉(zhuǎn)速時(shí)，振動(dòng)值減弱。但是提高設(shè)備負(fù)荷時(shí)，振動(dòng)值明顯升高，振動(dòng)過(guò)大使得冰機(jī)的殼體也隨之振動(dòng)，只能停機(jī)。

機(jī)組振動(dòng)的原因是轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡造成。分析判斷是由于轉(zhuǎn)子在庫(kù)房時(shí)間較長(zhǎng)，未進(jìn)行盤車，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲變形，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)彎曲撓度過(guò)大，又造成轉(zhuǎn)子與汽缸內(nèi)靜部件的碰磨。因此伴隨劇烈的響聲。

由于設(shè)備的解體檢修用時(shí)較長(zhǎng)，此時(shí)可以嘗試不解體檢修，采用無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)較長(zhǎng)時(shí)間后，再逐漸加負(fù)荷的方式進(jìn)行開車。實(shí)踐表明，在工作轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)1d后，冰機(jī)的振動(dòng)明顯減輕。然后再逐漸加負(fù)荷，直至設(shè)備運(yùn)行的第5 d，已經(jīng)能在正常負(fù)荷運(yùn)行。避免了1次無(wú)謂的檢修，節(jié)約了人力物力。同時(shí)制定了更為嚴(yán)格的庫(kù)存轉(zhuǎn)子特別是長(zhǎng)而重的轉(zhuǎn)子，必須定期進(jìn)行盤車的制度。

4 結(jié)論

（1）轉(zhuǎn)子不平衡是引起轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備振動(dòng)故障的常見故障，但是轉(zhuǎn)子不平衡的故障容易與其他振動(dòng)故障混淆。在實(shí)際的故障維修中，常見原因可能有結(jié)垢嚴(yán)重或者除垢后未作動(dòng)平衡、設(shè)備停機(jī)時(shí)未按要求進(jìn)行定期盤車、或者轉(zhuǎn)子的葉片脫落等原因造成。

（2）通過(guò)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)可以判斷故障類型。同樣的振動(dòng)超標(biāo)，原因可能有多種，有些振動(dòng)超標(biāo)可以通過(guò)減負(fù)荷運(yùn)行至正常的檢修周期或生產(chǎn)需要停車時(shí)再進(jìn)行檢修。

（3）在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以在有準(zhǔn)備的前提下制定檢修方案，在設(shè)備未停機(jī)時(shí)，可以將備件準(zhǔn)備好，有助于快速處理故障，減少故障處理時(shí)間。

（4）在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用，可以提高檢修的準(zhǔn)確程度。部分故障采取降速降負(fù)荷的方式進(jìn)行處理，有效減少停車的次數(shù)并避免無(wú)謂的檢修。

［1］朱圣東，鄧建，吳家聲，等.無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：307-312.

［2］榮吉利，紀(jì)常偉，王日新，等.航天器故障診斷專家系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展［J］.強(qiáng)度與環(huán)境，1996（2）：48-59.

［3］王佩廣，魏傳峰，李云澤，等.壓縮機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［D］.北京：北京航空航天大學(xué)，2008.

［4］張景松.流體力學(xué)與流體機(jī)械之流體機(jī)械［M］.北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001：11-13.

［5］趙鐵.往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥故障診斷的實(shí)驗(yàn)研究［D］.西安：西北工業(yè)大學(xué)，2003.

Application of condition monitoring technology in refrigerator fault diagnosis

Liu Yanjun1，Cheng Guosheng2
（1.Tendering Center of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China；2.Jiulong real estate company of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163711，China）

With practical cases that the vibration of the refrigerator of an acrylic fiber plant exceeded standard,this paper analyzed application of condition monitoring technology in refrigerator fault diagnosis.Condition monitoring includes real-time monitoring of the information such as the pressure,noise,vibration and temperature generated by the refrigerator during operation, combined it with the common causes and the equipment fault account,finally provides the decision basis for fault diagnosis.

compressor;fault diagnosis;off-line;signal treatment

TQ113.25

B

1671-4962（2017）04-0038-02

2017-05-16

劉延軍，男，工程師，2006年畢業(yè)于齊齊哈爾大學(xué)過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)，現(xiàn)從事招標(biāo)管理工作。