石生福

（蘭州石化設(shè)備維修公司，甘肅蘭州　730060）

　　摘　要：電動機是煉油化工裝置中Z主要的原動力和驅(qū)動設(shè)備，針對電動機在運行過程中出現(xiàn)的各種故障，介紹了目前狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展概況，通過簡述狀態(tài)監(jiān)測在電動機維護中的實際應(yīng)用經(jīng)驗，以及取得的顯著效果，說明電動機狀態(tài)監(jiān)測在電動機維護中所起的重要作用。

　　關(guān)鍵詞：電動機；狀態(tài)監(jiān)測；預(yù)知維修

　　1　引言

　　煉油化工工業(yè)中，大量使用各類電動機，其運行好壞直接影響裝置的生產(chǎn)。如能減少電動機故障，將電動機運行時間延長就等于在不進行設(shè)備投資的情況下提高了生產(chǎn)能力，因此提高各類電動機運行的可靠性對實現(xiàn)裝置的連續(xù)生產(chǎn)不可缺少。某公司維護電動機8000多臺，每年處理的各類故障800多臺次，每年都有數(shù)次重要電動機在運行時突然出現(xiàn)故障而導(dǎo)致生產(chǎn)波動，給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失。

　　電動機的故障診斷和維護與電機本身一樣由來已久。對于電動機故障的診斷，在實際工作中，不能排除依靠工人的經(jīng)驗，如手摸、耳聽等經(jīng)驗診斷方法，但這種經(jīng)驗診斷法屬于個人主觀性的判斷，電動機的故障現(xiàn)象比較復(fù)雜，要求維修人員具有較高技術(shù)水平與經(jīng)驗，才能發(fā)現(xiàn)和判斷。用經(jīng)驗診斷法去診斷電動機故障的診斷方法有待完善。在實際工作中，企業(yè)為避免電動機在運行中發(fā)生故障，往往規(guī)定維護人員每月完成電動機檢修臺數(shù)指標(biāo)（計劃檢修），這樣難免出現(xiàn)過修現(xiàn)象，增加了設(shè)備成本和人工成本。

　　2　狀態(tài)監(jiān)測概述

　　狀態(tài)監(jiān)測能實現(xiàn)設(shè)備在帶負載運行、不停機的情況下，通過使用先進的技術(shù)手段對設(shè)備狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測和分析，判斷設(shè)備是否存在異常或故障，故障的部位和原因以及故障的劣化趨勢，以確定合理的檢修時間和方案^[1]。這門技術(shù)已在一些產(chǎn)業(yè)部門和技術(shù)領(lǐng)域得到迅速發(fā)展并取得了很大成效，促進了設(shè)備維修體制的一次變革，使設(shè)備維修體制由傳統(tǒng)的事后維修和預(yù)防維修方式，逐步變?yōu)轭A(yù)知維修（或狀態(tài)維修）。由此減少了事故停機損失，提高了設(shè)備運行的可靠性，降低了維修費用。

　　設(shè)備維修體制經(jīng)歷了事后維修、以時間為基準(zhǔn)的維修（計劃檢修）和以運行狀態(tài)為基準(zhǔn)的維修（狀態(tài)維修）三個階段。計劃檢修由于是無條件定期維修，因而存在過度維修的問題，會造成不必要的浪費。而狀態(tài)維修是通過診斷設(shè)備狀態(tài)，根據(jù)診斷結(jié)果實施設(shè)備維修，是Z佳維修方法。狀態(tài)維修能有效實施的前提條件就是對設(shè)備狀態(tài)的診斷結(jié)果要準(zhǔn)確可靠。當(dāng)前進行狀態(tài)監(jiān)測的手段，比較普遍的方法是電動機振動分析。振動分析是通過對振動信號的處理來判斷電動機運行情況（主要是軸承的磨損狀態(tài)），它能較準(zhǔn)確地診斷出故障的類型和部位，以及初期故障的發(fā)展趨勢，為檢修計劃的制訂提供了可靠的依據(jù)。

　　3　狀態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)工作

　　自2005年開始某公司使用卡式便攜式振動分析儀進行電動機狀態(tài)監(jiān)測工作。監(jiān)測工作經(jīng)歷了制定監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)、員工培訓(xùn)、現(xiàn)場設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集、數(shù)據(jù)庫的建立、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測故障判斷等幾個階段，逐步完善了電動機狀態(tài)監(jiān)測所需的人員、監(jiān)測電動機的優(yōu)選、數(shù)據(jù)積累和監(jiān)測制度等一系列工作。

　　3.1制定監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)

　　長期電動機維護發(fā)現(xiàn)，電動機主要故障是軸承故障（占總故障的50%以上），因此，監(jiān)測的重點就是電動機的軸承運行情況。據(jù)此制訂相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)：①設(shè)置固定測點。測量點要盡可能選擇在軸承的負載區(qū)，測量點要選擇沖擊波能夠直線傳播到達的位置，避開零件和零件之間的邊界面或有空腔的部位；保證傳感器探頭與測點有良好的接觸、傳感器探頭的球面半徑要小于測點所在設(shè)備的曲率半徑，測點一旦選定應(yīng)做上標(biāo)記；②進行趨勢分析。在實際監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，電動機軸承的運轉(zhuǎn)狀態(tài)在其使用過程中有一定的規(guī)律性，并且重復(fù)性非常好。依據(jù)設(shè)備歷史數(shù)據(jù)繪制出設(shè)備狀態(tài)變化曲線，真實準(zhǔn)確反映滾動軸承振動狀態(tài)，在軸承分貝（dB）值和滾動軸承Def特征值失效的情況下，進行趨勢分析是我們一種非常好的方法；③軸承狀態(tài)監(jiān)測一定要專人負責(zé)，嚴(yán)格定時測量、正確測量、真實記錄。必須按照“五定”制度定人、定路徑、定時、定設(shè)備、定測點巡檢，每天須按照巡檢路線圖，按照規(guī)定的監(jiān)測時間對裝置重要電動機定測點監(jiān)測，不得漏測或延期，人員要能互補，確保監(jiān)測工作不停頓。

　　3.2員工培訓(xùn)

　　狀態(tài)監(jiān)測人員必須了解和掌握電動機的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、故障維修內(nèi)容、維修歷史；了解和掌握設(shè)備診斷技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備的性能、使用及配套軟件使用等；監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析方法，典型案例數(shù)據(jù)等。根據(jù)需要，對人員進行了培訓(xùn)。

　　3.3監(jiān)測對象的選擇

　　監(jiān)測對象優(yōu)選要有一定的指導(dǎo)原則，相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)所使用的監(jiān)測儀器的技術(shù)性能，依據(jù)現(xiàn)場情況選擇大功率、故障率較高、裝置中比較關(guān)鍵和沒有備機的電動機作為監(jiān)測對象。目前，監(jiān)測共計400多臺重要電動機。

　　3.4基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立

　　監(jiān)測對象確定好之后的一項必不可少的工作就是設(shè)備運行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集、積累，這是因為不同型號的電動機在不同的環(huán)境中運行狀態(tài)不一樣。我們將電動機參數(shù)與初次運行的監(jiān)測數(shù)據(jù)（包括檢修后的初次運行）一并輸入到數(shù)據(jù)庫，為將來數(shù)據(jù)分析、故障判斷提供比較依據(jù)。

　　4　狀態(tài)監(jiān)測在電動機維護中的典型應(yīng)用

　　通過故障頻次分析，發(fā)現(xiàn)電動機故障主要集中在軸承缺油、軸承損壞及軸承跑套等故障。經(jīng)過幾年的監(jiān)測工作，逐步整理、總結(jié)出了電動機發(fā)生以上典型故障時的數(shù)據(jù)特征。

　　目前某公司所使用的是日本IMV公司生產(chǎn)的VM-2004Neo卡式便攜式測振儀，它體積小，重量輕，以電動機振動為數(shù)據(jù)，進行頻譜分析、時域波形分析，Z重要的是可以利用包絡(luò)加速度（E₃值）判斷軸承故障。加速度包絡(luò)是一種專門針對軸承故障所產(chǎn)生的高頻沖擊信號進行處理的技術(shù)，它對軸承的早期磨損及故障敏感。通過對特定電動機連續(xù)時間內(nèi)E₃值的趨勢分析，我們就可以很容易的看出看出資HI軸承磨損情況，Z終決定檢修時間。

　　表1為2009～2010年監(jiān)測出的電動機故障，根據(jù)故障及時安排了檢修，避免了重大故障的發(fā)生。兩年內(nèi)未發(fā)生電動機抱軸故障。

　　4.1軸承缺油案例

　　軸承缺油時，發(fā)熱可能不明顯，但都會有摩擦噪聲，振動頻率會在高頻段有反映，尤其是加速度。可能會出現(xiàn)一些帶有諧頻的峰值，也可能沒有，一般特征是整個背景能量抬高（見圖1）。但加油之后會明顯下降或消失（見圖2），若這些峰值下降不明顯可能就已經(jīng)不是單純的缺油問題了。另外可能有的軸承本身保持架比較松，稍一缺油就會發(fā)生這種現(xiàn)象，但如果任其發(fā)展則會進一步發(fā)生滾珠或滾道損傷。

　　4.2軸承故障案例

　　某加氫裝置重要電動機監(jiān)測包絡(luò)加速度E₃值（見圖3）在2009年底到2011年初兩年的時間里出現(xiàn)了兩次在100以上的值，檢修該電動機均發(fā)現(xiàn)前端軸承損壞（見圖4）。由此可以說明此電動機的檢修臨界E3值即在100左右。

　　4.3跑套故障案例

　　某電動機軸伸端振動頻譜圖（見圖5）頻譜中出現(xiàn)了一倍頻及其諧波，同時出現(xiàn)了非整數(shù)倍頻，據(jù)分析是軸承外圈故障頻率及轉(zhuǎn)速邊帶，因此，可判斷為軸承外圈與軸承室有相對轉(zhuǎn)動，電動機軸承跑外套。

　　5　狀態(tài)監(jiān)測做出的貢獻

　　5.1防止設(shè)備的過度維修

　　在過去的設(shè)備檢修規(guī)程中要求設(shè)備一年中修一次，后來新的規(guī)程把中修和大修歸并成一類，統(tǒng)稱為大修^[2]，而且對時間沒有做出具體規(guī)定，為設(shè)備檢修周期確定帶來了困難，同時生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)要求不斷提高，對設(shè)備的完好提出了很高的要求，這時不可避免的就出現(xiàn)了大量設(shè)備過度維修。在實際工作中，企業(yè)規(guī)定維護班組每月完成電機檢修臺數(shù)指標(biāo)，難免存在提前結(jié)束電動機軸承的壽命周期（8000h以上），增加了設(shè)備成本和人工成本。從2005年開始使用狀態(tài)檢測技術(shù)以來，上述的問題就迎刃而解，設(shè)備是否需要檢修的依據(jù)就是監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)就是檢修的Z好標(biāo)準(zhǔn)，有效地延長了電動機檢修周期，防止了設(shè)備的過度維修。

　　5.2防止設(shè)備的事后維修

　　電動機的故障現(xiàn)象比較復(fù)雜，這就要求巡檢人員具有較高故障判斷能力，才能及時發(fā)現(xiàn)軸承故障。但是在實際工作中，還是會經(jīng)常發(fā)生電動機軸承損壞但沒有及時發(fā)現(xiàn)，造成電動機軸承抱軸、電動機線圈崩燒事故，這時就只能在事故發(fā)生后進行設(shè)備的搶修，同時影響生產(chǎn)裝置的正常生產(chǎn)。通過使用狀態(tài)檢測技術(shù)，就能及時、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)帶病運行的設(shè)備，做到對設(shè)備進行預(yù)知維修。

　　5.3實時監(jiān)測設(shè)備軸承潤滑情況

　　在多年的設(shè)備檢修維護中，電動機的軸承潤滑不良造成的設(shè)備故障占到設(shè)備總故障率的50%左右。在以前日常的維護工作中，依靠定時定量的對設(shè)備加注潤滑油脂，不一定能滿足軸承的潤滑要求。通過使用狀態(tài)檢測技術(shù)，可以及時、準(zhǔn)確的監(jiān)測到設(shè)備軸承潤滑情況，保證軸承潤滑良好，延長軸承的使用壽命。

　　6　狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展方向

　　近幾年，公司提出了以狀態(tài)監(jiān)測為依據(jù)的可靠性維修的新理念，為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，必須在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上逐年加大狀態(tài)監(jiān)測的力度，監(jiān)測范圍已經(jīng)由開始的200多臺增加到了400多臺，監(jiān)測人員以及監(jiān)測設(shè)備也有所增加，并且狀態(tài)監(jiān)測已經(jīng)成為了每一位電動機檢修技術(shù)人員的必修課。全廠8000多臺電動機，5%的關(guān)鍵機組使用在線監(jiān)測設(shè)備進行監(jiān)測，10%的重要電動機實施固定的離線監(jiān)測，做到每周監(jiān)測2次；其它電動機在巡檢人員初步判斷有故障時進行離線監(jiān)測，Z終實現(xiàn)由電動機狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果決定電動機是否維修的狀態(tài)維修體系。

　　7　結(jié)語

　　經(jīng)過幾年的努力，電動機監(jiān)測數(shù)據(jù)庫已經(jīng)比較完善、詳實，可以準(zhǔn)確預(yù)判設(shè)備的運行狀態(tài)，較好的做到了設(shè)備的預(yù)知維護和檢修，有效地減少了設(shè)備的搶修臺次，大幅降低了檢修人員的勞動強度，同時減少了設(shè)備檢修費用。從幾年設(shè)備運行、維護、檢修的情況來看，電動機狀態(tài)監(jiān)測已經(jīng)成為電動機維護的必要手段，隨著監(jiān)測設(shè)備的不斷更新，監(jiān)測人員技術(shù)的不斷提高，Z終實現(xiàn)以狀態(tài)監(jiān)測為依據(jù)的可靠性維修，為煉化裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行提供有力保障。

　　參考文獻：

　　[1]陳長征，胡立新，等.設(shè)備振動分析與故障診斷技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

　　[2]曹湘洪.石油化工設(shè)備維護檢修規(guī)程[M].北京：中國石化出版社，2004.

來源：《機械研究與應(yīng)用》