机泵振动监测提升设备预知维修管理水平

机泵振动监测提升设备预知维修管理水平

宋丽丽（玉门油田分公司炼油化工总厂）

摘 要：振动作为机泵常见的不稳定工况，会损耗或损坏机泵形成安全隐患。分析机泵常见振动问题，对装置中机泵应用状态监测技 术进行状态监测数据管理、数据分析及故障诊断，捕捉设备运行隐患，做到机泵在振动初期及时发现并采取相应的预防措施，全面提 升设备预知维修管理水平，对设备长周期安全运行及玉门炼厂降本增效起到了 良好效果。

关键词：机泵振动；原因分析；状态监测；设备预知维修

1 离心泵振动超标的危害

根据 JB/T 8097— 1999 中华人民共和国机械行业标准 《泵 的振动测量与评价方法》，按泵的中心高和转速将泵分为 4 类， 机泵振动烈度评定等级划分为 4 个区域，即 A、B、C、D。根据《炼 化企业提高机泵运行水平和本职安全指导意见》规定：A 区为新 交付使用的泵，应达到的状态或优良状态；B 区为泵可以长期运 行或合格状态；C 区为泵尚可短期运行但必须采取相应治理措 施；D 区为泵不允许运行状态。当机泵振动到达 C 区和 D 区时， 将会出现振动超标，并对机泵产生一定危害。

2 机泵的状态监测

机泵占有非常重要的地位， 也可以称之为装置的心脏，机 泵运行能否在安全可靠的情况下进行，不仅对装置正常生产起 着十分关键作用，对装置长周期的运行，以及节能降耗也同样 有着重要意义 。 因此，努力确保平隐安全的运行是维护检修工 作重要的内容之一[1]。

按照炼化板块“推行设备可靠性管理的要求”，玉门炼厂的 机泵监测全部采用离线方式，离线检测仪器 43 台，设置转动设 备离线监测平台， 在全厂推行转动设备状态检测全覆盖， 机、 管、操人员全覆盖的管理要求，确保在用转动设备运行可控。

3 设备预知维修

玉门炼厂在 2003 年第一次实行“三年一修”大检修之前，换 热器泄漏故障、大型机组经常性停机、全厂电力系统停电、公用系 统停风停水以及因仪表故障引起的事故事件等，几乎每月都在发 生，维修人员进行连班加点抢修已经成为常态化工作。而今天的 炼厂， 一年出现一两次有计划的抢修都让各级管理人员无法接 受。 因此，对于现代化炼化企业，事后维修没有生存空间。

玉门炼厂在 2004 年提出了“监测为先、预防为主，及时维 护、主动检修”的预防性维修管理理念，亦非常重视预知性维修 工作的开展 。尤其在转动设备管理方面，不断探索预知性维修 模式的建立及实践，且近几年在全厂建立了转动设备状态检测 三级监测体系，设置转动设备离线监测平台，大量购置设备点 检仪、智能巡检诊断分析仪，针对设备运行不同的振动、温度、 轴承状态值，分别采取改善润滑、加强冷却、重新对中找正、叶 轮转子进行动静平衡、停机检修等手段，有效对转动设备进行设备状态监测和预知性维修工作。

4 机泵振动原因及典型案例分析

结合机泵结构形式、工作原理及操作工况，分析引起机泵振 动的主要原因。

4.1 泵轴原因

泵轴引起机泵振动的主要原因有 3 方面： ①泵长时间不用 时引起泵轴弯曲，再次使用时传动部件会出现动态不平衡、发生 摩擦，便会出现不同程度的振动；②叶轮受输送介质冲击影响， 会使泵轴负荷加大，造成振动；③轴端与叶轮、联轴器连接间隙 过大，引起轴向工作窜动量动态调节不当，造成泵轴过量窜动， 引起轴承振动[3]。

4.2 叶轮原因

运行中，叶轮口环和泵体之间、叶轮和隔板间隙、叶轮和轴套端 面间隙等不当，均会产生摩擦和碰撞，引起振动。如柴油改质分馏塔 底泵 P-503/2 泵轴承箱驱动端水平振动超标，2019 年 10 月 21 日 达到 5.4 mm/s。通过频谱图分析，时域波形近似为等幅正弦波，频谱 图主要是 1 倍频，可能是由于转子不平衡引起的振动超标。

故障原因：解体检查发现叶轮静不平衡，机修车间做叶轮静 平衡试验。

4.3 泵基础原因

基础地脚螺栓松动、机泵和电机与钢结构支架接触面切合 不实等都会加剧机泵的运行振动 。 如重整液态烃泵 P-202/2 轴 承箱水平振动在拆修前最高达到 9.0 mm/s， 通过图谱分析：频 谱图 1 倍频为主，伴有高次谐波，分析可能是转子不平衡或者轴 弯曲，高次谐波幅值较小，此时机械松动特征不是很明显。

故障原因：经拆修发现轴有弯曲情况，叶轮静不平衡 。 经处 理后，泵开启后水平振动最高达到 14.3 mm/s 。 通过图谱分析： 频谱图以 1 倍频为主，伴有 2、3、4、5、6 倍频，高次谐波振幅超过 转频振幅的 1/2，分析可能是由于泵连接松动。

4.4 轴承及润滑原因

轴承选型不合适、轴承滚动接触不良、轴承间的磨损、润滑油 选型不当都会造成轴承工况恶化，引起机泵振动。如常减压车间 减三减三中泵 P-121/2 轴承箱垂直方向振动最高达到 6.7 mm/s， 通过频谱图分析：频谱图以 3、6 倍频为主，轴承包络图表现为滚

4.5 其他原因

联轴器静平衡或动平衡不良，联轴器对称性破坏，或电机转 子动平衡差、介质流动时对泵体的摩擦和冲击，泵体内压力脉冲 等原因，也是引起机泵振动的原因。

5 机泵振动风险管控措施

5.1 加强机泵状态检测管理

要求各属地单位机泵操作工用 VM63（或 BH550）测振仪开 展机泵运行监测， 每天对运行机泵进行 1 次全面检测巡检且做 好检查记录， 遇到异常情况根据设备重要程度及时联系属地单 位设备管理人员和机修维修人员开展诊断工作。

要求各属地单位设备技术人员用 VM63（或 BH550）测振仪 开展机泵运行监测，每天对运行机泵进行 1 次离线检测，每周一 18：00 前将上周监测数据进行汇总， 监测数据以本周实测最高 值上 机动科。

运维单位机修车间巡检人员每周用 VM63（或 BH550）测振 仪对全厂运行机泵进行 1 次全面状态检测巡检且做好记录，遇 到异常情况根据设备重要程度及时联系属地单位设备管理人员 和机修技术人员开展诊断工作。

运维单位机修车间技术主管带领技术人员每周用 VM63（或 BH550） 测振仪对全厂塔底泵及高危泵进行 1 次全面状态检测巡 检且做好检查记录，每周一 18：00 前将上周监测数据进行汇总，且 出具分析 告，对振动超标设备及时与属地单位沟通处理解决。

机动科转动设备管理岗位及时汇总每周运行机泵的振动数 据，组织机修技术主管、技术人员对振动监测数据超标的属地单 位设备进行现场会诊，帮助属地单位分析问题，提出解决问题的 短期、长期治理方案，同时利用中油即时通平台及时将问题进行 通 。

5.2 最差机泵攻关治理

常减压车间 P-104、P-106、P-107、P-111、P-115 由于工艺 管道振动引起振动超标， 大检修期间已委托西安交大进行振动 分析，对泵进出口管线进行加固 。应用加固措施后，机泵振动由 C、D 区降至 B 区。

5.3 严格管控设备振动的 ABCD 状态

基于机泵离线状态监测为基础的设备预知维修管理， 就是 获取处理设备的大量数据信息，首先将振动处于 C、D 区域的机 泵振动大的原因通过数据分析诊断定案， 保证全厂机泵振动处 于 A、B 区域，提高设备本质安全水平。

5.3.1 玉门炼厂要求

总结这一阶段转动设备的管理模式，通过不同层次的巡检及状态监测，机泵的运行效果在逐步提升，但距离同行业还有很大 差距。目前炼化板块 27 家炼化企业共对 72 085 台机泵进行了测 振， 其中振动烈度等级为 A、B、C、D 级的机泵数量分别占机泵监 测总数的 52.60%、46.02%、1.25%、0.13%， 也就是说 98.62%的机 泵振动级别达到 B 级以上，全厂目前 B 级以上仅为 91.98%。

面对压力， 提出了在 2020 年实现机泵振动级别达到 B 级 以上 98%的管理目标：①对振动处于区域 D 的机泵，要在振动 状态整改中首先消除；②对于振动处于区域 C 的机泵，由于机 器振动速率的有效值不正常，已经不适合继续使用，只能维持有 限的一段使用时间，建议在下次维护中进行检测维修，或者有计 划地进行维修， 振动处于区域 C 的机泵也同样要严格管控，在 振动状态整改中，逐渐消除，使全厂机泵的运行状态处于 A、B 区域，利用预知维修的理念管控设备的振动状态，使设备的完好 状态大幅度提升，极大降低机泵的故障率；③要求出现超标运行 情况后，车间设备管理人员应积极应对，协同车间生产部门、机 修车间、机动科等有关单位查找原因，制定解决方案，不得消极 拖延，机动科将严加考核。

5.3.2 玉门炼厂机泵运行情况

2019 年检修后全厂实际离线监测设备 201 台 （塔底泵、高 危泵）：南区 105 台，北区 96 台，停运 23 台；运行在 B 区以内 159 台，占比 79.10%；处于 C 区 26 台，占比 12.94%；处于 D 区 16 台，占比 7.96%。

2019 年 11 月对全厂运行机泵 208 台 （其中高危泵 85 台） 进行离线监测汇总：运行在 B 区以内 194 台，占比 93.27%；处于 C 区 13 台，占比 6.25；处于 D 区 1 台，占比 0.48%。

可以看出， 玉门炼厂机泵振动超标情况整体呈持续下降趋 势，检修后通过一个半月时间的机泵振动超标治理，振动超标机 泵大幅下降了 66.67%，后续将会继续开展振动长期超标机泵的 攻关工作，计划运行在 B 区以内的机泵占比达到 98%。

5.4 操作及其他

（1）工艺操作。进行启停及切换操作时，严格执行操作规程， 避免抽空、气蚀、气缚等情况发生。

（2）盘车。对停运离心泵定期进行盘车，避免泵轴弯曲或变形。

（3）轴管路及滤器 。定期对管路及滤器进行清理，避免物料 沉积或堵塞。

6 结束语

玉门炼厂运用转动设备状态监测技术， 通过加强日常离线 电子化巡检，找出故障原因，进行故障诊断，实现了全厂转动设 备状态的全面、有效监控，有效避免了事故的发生，有针对性地 维修节约了大量的维护费用，节约了人力资源，取得了明显的经 济效益，全面提升了设备预知维修管理水平。