煉化企業(yè)機(jī)泵全域狀態(tài)監(jiān)測(cè)創(chuàng)新與應(yīng)用

王 軍，李 犇

（中國(guó)石油遼陽(yáng)石化公司機(jī)動(dòng)設(shè)備處，遼寧遼陽(yáng) 111003）

0 引言

機(jī)泵做為轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行輸送物料的過(guò)程中，不可避免會(huì)出現(xiàn)腐蝕、堵塞、機(jī)封泄漏、軸承損壞等問(wèn)題，極有可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)部位損壞，甚至由于輸送介質(zhì)泄漏導(dǎo)致中毒、著火、爆炸等事故的發(fā)生。在企業(yè)對(duì)設(shè)備安全保障技術(shù)的需求十分強(qiáng)烈的情況下，采用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)手段及方法能取得較好的效果。

隨著“中國(guó)制造2025”規(guī)劃的提出和工業(yè)4.0 所帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇，國(guó)內(nèi)外各大企業(yè)都在積極實(shí)施“智能制造”戰(zhàn)略升級(jí)。在信息化高速發(fā)展的今天，工業(yè)智能化已是企業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨，企業(yè)實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化運(yùn)維管理，保證設(shè)備全壽命周期的全覆蓋管控，有助于加快人機(jī)智能交互，使設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與人員之間緊密關(guān)聯(lián)。近兩年，遼陽(yáng)石化公司通過(guò)優(yōu)化原有監(jiān)測(cè)體系架構(gòu)，建立新的機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)管理體系，提高了監(jiān)測(cè)措施的實(shí)時(shí)性、有效性、可擴(kuò)展性，逐步建立了機(jī)泵在線、離線、無(wú)線監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)泵全覆蓋監(jiān)測(cè)。通過(guò)機(jī)泵全域監(jiān)測(cè)平臺(tái)的應(yīng)用，高效開(kāi)展機(jī)泵“兩治理一監(jiān)控”、精修等重點(diǎn)工作。通過(guò)抓趨勢(shì)分析、預(yù)先管控和設(shè)備運(yùn)行異常管理，強(qiáng)化主動(dòng)預(yù)知維修，機(jī)泵運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)得到有效管控，運(yùn)行可靠性得到較大提升。

1 機(jī)泵全域狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)

通過(guò)整合公司全域機(jī)泵的振動(dòng)數(shù)據(jù)、臺(tái)賬數(shù)據(jù)、開(kāi)停車數(shù)據(jù)和其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)治理，構(gòu)建全域機(jī)泵數(shù)據(jù)中心。利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、人工智能技術(shù)，進(jìn)行智能預(yù)警、智能診斷就和性能分析算法模型研究，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的復(fù)雜狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用限制，降低員工使用門檻，提升監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用效果。實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)字孿生的機(jī)泵的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)、模型與三維進(jìn)行融合與交互，從設(shè)備精細(xì)化數(shù)字孿生與全廠數(shù)字孿生兩個(gè)層面，將數(shù)據(jù)建模得到的模型和數(shù)據(jù)分析結(jié)果功能結(jié)合，實(shí)時(shí)反映物理系統(tǒng)的詳細(xì)情況，實(shí)現(xiàn)全廠設(shè)備狀態(tài)一覽全局、設(shè)備異常輔助決策，提升物理系統(tǒng)在壽命周期內(nèi)的性能表現(xiàn)和用戶體驗(yàn)。

通過(guò)全域機(jī)泵數(shù)據(jù)整合，利用大數(shù)據(jù)與工業(yè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)分析能力，將數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理和挖掘，在智能預(yù)警與診斷基礎(chǔ)上，建立以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)設(shè)備報(bào)警處理檢維修的工作流程，基于故障機(jī)理庫(kù)形成相應(yīng)的維修維護(hù)方案庫(kù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的健康狀態(tài)診斷、評(píng)估及預(yù)知維護(hù)。

當(dāng)設(shè)備故障智能監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警通知，相關(guān)人員第一時(shí)間獲得反饋，下一步將進(jìn)一步深化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)與公司檢維修系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，觸發(fā)檢維修流程（故障維修，定期保養(yǎng)），同時(shí)可根據(jù)檢維修記錄自動(dòng)統(tǒng)計(jì)備品備件消耗，結(jié)合更換記錄自動(dòng)計(jì)算平均無(wú)故障時(shí)間，形成備品備件最優(yōu)庫(kù)存。最終檢修完成并反饋實(shí)際檢修情況，自動(dòng)形成典型故障案例庫(kù)，大量故障案例的積累，可進(jìn)一步優(yōu)化和完善系統(tǒng)維修策略，持續(xù)提升設(shè)備管理績(jī)效。公司機(jī)泵全域狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)見(jiàn)圖1。

圖1 機(jī)泵全域狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)

2 機(jī)泵全域狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)故障診斷實(shí)例

遼陽(yáng)石化公司烯烴運(yùn)行部P102C 鍋爐給水泵是裝置中非常重要的機(jī)泵之一，該泵于2021 年4 月12—15 日施工，對(duì)泵頭進(jìn)行更換，4 月19 日啟動(dòng)運(yùn)行后泵運(yùn)行穩(wěn)定，11 月25 日，通過(guò)機(jī)泵全域監(jiān)測(cè)平臺(tái)發(fā)現(xiàn)該泵兩端軸承水平方向振動(dòng)同時(shí)不斷增大（圖2）。

圖2 烯烴運(yùn)行部裂解裝置P102C 泵

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查該泵潤(rùn)滑油液位正常，油封無(wú)泄漏，通過(guò)系統(tǒng)查看到泵運(yùn)行期間軸瓦溫度趨勢(shì)，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(qū)動(dòng)端軸瓦2 次溫度異常升高

通過(guò)軸瓦溫度趨勢(shì)分析，11 月22 日20：00 左右軸瓦溫度發(fā)生一次突變，23 日2：00 左右故障再次發(fā)生，說(shuō)明軸瓦在22日發(fā)生磨損，23 日磨損加劇。通過(guò)全域監(jiān)測(cè)平臺(tái)狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，泵驅(qū)動(dòng)端水平振動(dòng)頻率成分以1 倍頻和2 倍頻為主。

結(jié)合平臺(tái)相關(guān)數(shù)據(jù)及圖譜綜合分析認(rèn)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(xiàn)象（圖4）。

圖4 P102C 泵頻譜

11 月26 日解體檢修發(fā)現(xiàn)：軸瓦合金層部分脫落（圖5），造成軸瓦內(nèi)進(jìn)雜質(zhì)，破壞了潤(rùn)滑油膜，導(dǎo)致軸瓦、軸的磨損，引起軸瓦溫度突然升高。

圖5 P102C 泵驅(qū)動(dòng)端軸瓦磨損

通過(guò)故障現(xiàn)象及相關(guān)圖譜分析認(rèn)為，隨著異物被潤(rùn)滑油沖洗掉，軸瓦恢復(fù)正常工作狀態(tài)，異物再次出現(xiàn)時(shí)，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(duì)中，導(dǎo)致泵振動(dòng)偏大，表現(xiàn)為1 倍頻、2 倍頻明顯，與診斷結(jié)論吻合。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)機(jī)泵全域狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的應(yīng)用，公司機(jī)泵故障檢修的比例大幅縮減。今后公司將繼續(xù)深化該平臺(tái)的創(chuàng)新與應(yīng)用，利用大數(shù)據(jù)、故障診斷模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，將每臺(tái)設(shè)備建立獨(dú)立的預(yù)警模型，結(jié)合系統(tǒng)自學(xué)習(xí)，對(duì)不平衡、不對(duì)中、軸承早期故障實(shí)現(xiàn)部件級(jí)精確診斷、預(yù)警，故障預(yù)警信息通過(guò)手機(jī)APP 或短信推送至設(shè)備管理人員，保證設(shè)備運(yùn)行24 h 無(wú)死角監(jiān)控，促進(jìn)設(shè)備監(jiān)控管理模式的改變。整合機(jī)、電、儀檢修內(nèi)容，修訂轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備檢修規(guī)程，從“短期治標(biāo)”轉(zhuǎn)向“長(zhǎng)期治本”，實(shí)現(xiàn)全公司機(jī)泵運(yùn)行本質(zhì)安全，助力公司機(jī)泵運(yùn)行水平再上新臺(tái)階。