淺談大型機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測的優(yōu)化配置方案

淺談大型機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測的優(yōu)化配置方案

Summary：作為化工企業(yè)機(jī)泵中最主要的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)泵，機(jī)泵的安全運(yùn)行非常重要，為了保證機(jī)泵運(yùn)行的連續(xù)性、穩(wěn)定性、可靠性、安全性單靠維護(hù)人員的定期巡檢無法滿足。因此利用狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)機(jī)泵運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測，識(shí)別機(jī)泵異常狀態(tài)，早期發(fā)現(xiàn)常見的機(jī)械故障保證機(jī)泵安全可靠運(yùn)行；同時(shí)在出現(xiàn)異常時(shí)通過對(duì)幅值域分析、時(shí)域分析和頻域分析判斷故障原因，然后及時(shí)、有針對(duì)性的處理故障，保證機(jī)泵安穩(wěn)長滿優(yōu)運(yùn)行。Keys：大型機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)前言：機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷既有區(qū)別又有聯(lián)系，沒有監(jiān)測就沒有診斷，診斷是目的，監(jiān)測是手段；監(jiān)測是診斷的基礎(chǔ)和前提，診斷是監(jiān)測的最終結(jié)果。狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷包括識(shí)別機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測發(fā)展趨勢，具體過程分為狀態(tài)監(jiān)測、分析診斷和預(yù)防處理三個(gè)環(huán)節(jié)；監(jiān)測通常是通過監(jiān)視和測量機(jī)泵或部件運(yùn)行狀態(tài)信息和特征參數(shù)，并簡單判斷狀態(tài)是否正常，不需要作進(jìn)一步的處理和分析，例如對(duì)于振動(dòng)測量值僅僅判斷有沒有高于報(bào)警設(shè)定值和聯(lián)鎖設(shè)定值，用于報(bào)警和聯(lián)鎖。狀態(tài)監(jiān)測是在設(shè)備運(yùn)行中，對(duì)特定的特征信號(hào)進(jìn)行檢測、變換、記錄、分析處理并顯示、記錄，是對(duì)機(jī)泵進(jìn)行故障診斷的基礎(chǔ)工作。對(duì)狀態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)從不同角度提取最直觀、最敏感、最有用的特征信息，通過多種不同的處理方法經(jīng)行處理后得到的特征信號(hào)在時(shí)域、頻域、幅值域以至倒頻域等各個(gè)方面進(jìn)行全面分析，這不僅要對(duì)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷有比較系統(tǒng)的了解，更重要的是對(duì)機(jī)泵本身的結(jié)構(gòu)、特性、動(dòng)態(tài)過程、故障機(jī)理以及故障發(fā)生后的后續(xù)事件（包括維修與管理）有比較清楚的了解。從這些不同方面和不同角度提取最直觀、最敏感、最有用的特征信息分析處理預(yù)測機(jī)泵的性能和故障發(fā)生趨勢，確定故障原因，采取合理的處理措施。通過這種手段實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的掌握機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)和故障發(fā)展趨勢，及時(shí)根據(jù)機(jī)泵故障的發(fā)展趨勢，合理的、有計(jì)劃、有針對(duì)性的安排檢修，避免了機(jī)泵的“過度檢修”。目前常用的配置對(duì)于狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)已有多年的應(yīng)用，并且得到普遍認(rèn)可，以本特利產(chǎn)品為例，根據(jù)不同重要程度機(jī)泵，比較理想的配置如下：重要機(jī)泵監(jiān)測傳感器+TRENDMASTERPRO+SYSTEM1關(guān)鍵機(jī)泵監(jiān)測傳感器+BN3500+SYSTEM1早先多數(shù)企業(yè)對(duì)診斷系統(tǒng)的理解和帶來的經(jīng)濟(jì)效益理解不夠，對(duì)機(jī)泵的監(jiān)測僅停留在通過簡單的檢測手段已減少人工巡檢為目的的配置，近年來對(duì)診斷系統(tǒng)的逐漸認(rèn)可，新項(xiàng)目生產(chǎn)裝置配置了完整的診斷系統(tǒng)，舊裝置后期改造的無線泵群系統(tǒng)，并沒有采用比較綜合的監(jiān)測診斷系統(tǒng)，如：普通和重要機(jī)泵采用一體化振動(dòng)變送器或通過技改的無線泵群項(xiàng)目；關(guān)鍵機(jī)泵滑動(dòng)軸承的采用本特利990、991無需配置BN3500具有4-20mA輸出至DCS系統(tǒng)。這些配置起到的作用是狀態(tài)監(jiān)測和對(duì)人工巡檢的補(bǔ)充和替代。而診斷系統(tǒng)需要采集能用于分析的實(shí)時(shí)的瞬態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)于機(jī)泵這類旋轉(zhuǎn)設(shè)備，4-20mA工藝過程數(shù)據(jù)是無法滿足的。新建項(xiàng)目配置優(yōu)化隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，未來智能工廠設(shè)備必須具備“萬物聯(lián)網(wǎng)”的擴(kuò)展能力，對(duì)診斷系統(tǒng)的要求從分析診斷運(yùn)行狀態(tài)的故障發(fā)展趨勢提高到能效監(jiān)測和智能化。診斷系統(tǒng)作為智慧工廠的一個(gè)功能單元，為智慧工廠提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。因此機(jī)泵的狀態(tài)檢測必不可少并且要提供穩(wěn)定、可靠、有效的，能提供分析依據(jù)大數(shù)據(jù)支撐。項(xiàng)目建設(shè)初期必須將機(jī)泵狀態(tài)檢測配置提高到建設(shè)智慧工廠的水平，能提供能效分析的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并且接入機(jī)泵出入口溫度壓力流量監(jiān)測，實(shí)時(shí)掌握機(jī)泵的綜合運(yùn)行狀態(tài)。而不再是為了替代巡檢和滿足設(shè)備管理系統(tǒng)的簡單需求。因此，對(duì)于機(jī)泵的配置要求如下（以本特利產(chǎn)品為例）：2.1關(guān)鍵機(jī)泵配置關(guān)鍵機(jī)泵控制系統(tǒng)配置DCS用于控制調(diào)速器進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制、狀態(tài)監(jiān)測及工藝參數(shù)控制，SIS系統(tǒng)用于超速保護(hù)及安全聯(lián)鎖。如果是蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的配置獨(dú)立的超速保護(hù)系統(tǒng)，如WOODWARDProTechGⅡ?，F(xiàn)場配置3支無源磁阻式轉(zhuǎn)速探頭用于超速保護(hù)器作2oo3超速表決，這是最低配置要求。配置WOODWARD505電子調(diào)速器用于控制透平的轉(zhuǎn)速，DCS系統(tǒng)可以通過調(diào)速器來控制小透平的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)機(jī)泵的負(fù)荷。蒸汽透平和機(jī)泵應(yīng)配置本特利3500框架，配合使用BN-3300XL系列電渦流傳感器，配置一支鍵相位，針對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備的每根軸配置4支振動(dòng)傳感器，至少雙支軸位移傳感器用于雙重表決，推薦使用三支傳感器作2oo3表決。每個(gè)徑向支撐軸承配置兩支雙芯熱電阻，推力軸承根據(jù)實(shí)際需要均布3支或4支雙芯熱電阻，壓縮機(jī)組原則上采用PT100單支雙芯三線制鉑熱電阻+溫度安全柵形式，不宜采用RTD+溫度變送器。具體方案如下表所示：關(guān)鍵機(jī)泵配置控制系統(tǒng)DCS控制/SIS聯(lián)鎖超速保護(hù)器WOODWARDProTechGⅡ調(diào)速器WOODWARD505狀態(tài)監(jiān)測本特利3500框架轉(zhuǎn)速測量無源磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器振動(dòng)測量本特利3300XL軸位移本特利3300XL鍵相本特利3300XL關(guān)鍵機(jī)泵配置有聯(lián)鎖保護(hù)，在BN3500僅作信號(hào)處理，信號(hào)處理后經(jīng)過不同的33繼電器卡硬接線至SIS系統(tǒng)，在SIS里進(jìn)行三取二停機(jī)聯(lián)鎖。在信號(hào)聯(lián)鎖時(shí)，便于首出查詢，通道風(fēng)險(xiǎn)較低。所有由BN3500系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過BN3500/22M模塊的瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口提供給System1監(jiān)測和管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集，即采用傳感器+BN3500+SYSTEM1模式。2.2重要機(jī)泵配置控制系統(tǒng)配置DCS用于狀態(tài)監(jiān)測、報(bào)警、歷史趨勢查看及工藝參數(shù)控制，SIS系統(tǒng)用于安全聯(lián)鎖。對(duì)于使用滑動(dòng)軸承的機(jī)泵與關(guān)鍵機(jī)泵相比僅機(jī)泵部分狀態(tài)檢測配置相同，每個(gè)徑向支撐軸承配置兩支雙芯熱電阻，推力軸承根據(jù)實(shí)際需要均布3支或4支雙芯熱電阻，壓縮機(jī)組原則上采用PT100單支雙芯三線制鉑熱電阻+溫度安全柵形式，不宜采用RTD+溫度變送器。配置本特利3500框架，配合使用BN-3300XL系列電渦流傳感器，配置一支鍵相位，針對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備的每根軸配置4支振動(dòng)傳感器，至少雙支軸位移傳感器用于雙重表決，推薦使用三支傳感器作2oo3表決。對(duì)于使用滾動(dòng)軸承的重要機(jī)泵，根據(jù)機(jī)泵數(shù)量考慮選用BN3500或BN2300，監(jiān)測點(diǎn)比較多可以選用BN3500，一個(gè)框架最多接入48個(gè)傳感器。數(shù)量較少時(shí)可以選用BN2300/25振動(dòng)監(jiān)測器，每個(gè)支持2通道的振動(dòng)或加速度傳感器。所有由BN3500系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過BN3500/22M模塊的瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口提供給System1監(jiān)測和管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集，即采用傳感器+BN3500+SYSTEM1模式。2300/25振動(dòng)監(jiān)測器具有TrendmasterSPA接口，可以與System1連接監(jiān)測和管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集，即采用傳感器+BN2300+SYSTEM1模式。結(jié)論：在新項(xiàng)目建設(shè)階段考慮好機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測的優(yōu)化配置，為關(guān)鍵機(jī)泵管理提供豐富的、專業(yè)的設(shè)備分析圖譜，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測、故障預(yù)警、診斷分析、故障形式和時(shí)間的判斷，為今后智慧工廠管理軟件提供有力可靠的大數(shù)據(jù)支持，方便智能化軟件自我學(xué)習(xí)，提供部件損壞情況預(yù)測、維修建議和檢修周期預(yù)測等功能。結(jié)束語：隨著科技進(jìn)步，在近年來大型化工項(xiàng)目建設(shè)上，智慧工