设备状态监测技术在天然气净化厂的应用.pdf

第 4 4卷第 1 期 2 01 5年 1月 石油化工设备 P ETR0 CHEMI CAL EQUI PMENT Vol _4 4 NO．1 J a n ． 2 0 1 5 文章 编号 i 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 5 o i 一 0 0 6 4 0 5 设备状态 监测技术在天然气净化厂 的应用 刘 统 ，王江萍 ，陈志军 ，张艳侠 ， 刘亚茹 ， 肖江涛。 ，惠亚军 ，曹彦青 1 ． 西安石油大学 ，陕西 西安 7 1 0 0 0 0 ； 2 ． 长 庆油 田公 司 采气 一厂 ，陕西 靖边7 1 8 5 0 0 摘 要 设备状 态监 测技 术 包括采 用振 动和 冲 击脉 冲的 方法进 行监 测 以及对 设备 润 滑油进 行监 测 两 个方 面 ， 通过 实例 分析 了设备 状 态监 测技 术在 企业设 备 管理 中所发 挥 的重要 作 用 。 关键 词 天然气；状态监测；振动；油液分析；应用 中图分 类号 T QO 5 O ． 7 ；TE 9 6 9 文献标 志码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 - 7 4 6 6 ． 2 0 1 5 ． 0 1 ． 0 1 6 App l i c a t i o n o f Eq u i pme n t S t a t e M o ni t o r i n g Te c h n o l o g y i n Na t u r a l Ga s Pu r i f i c a t i o n Pl a nt L I U T o n g ， WA N G J i a n g - p i n g ，C HE N Z h i - j u n 。 ， Z H A NG Ya n x i W ， LI U Ya - r i ll ，XI AO J i a n g - t a o ，HUI Ya - j H a ，CAO Ya n - q i n g 1_ Xi ’ a n S hi y ou Uni v e r s i t y，Xi ’ a n 71 0 0 0 0，Ch i n a； 2 ．Th e Fi r s t Na t u r a l Ga s Pl a n t ，Ch a n g q i n g Oi l fi e l d ，J i n g b i a n 7 1 8 5 0 0 ，Ch i n a Ab s t r a c t Th e a p p l i c a t i o n o f e q u i p me n t s t a t e mo n i t o r i n g t e c h n o l o g y i n n a t u r a l g a s p u r i f i c a t i o n p l a nt i s f o c us e d o n．Eq ui p m e nt s t a t e mon i t o r i ng t e c hn ol og y c ov e r s t h e v i b r a t i o n a nd s ho c k p ul s e me t ho d t o mo ni t or t he q ua l i t y of e qu i pme n t l u br i c a t i n g oi l mon i t o r i ng ． Th e e q ui p m e nt s t a t e m o ni t or i n g t e c hn ol o g y i s a n a l y z e d i n t he e n t e r pr i s e e qu i pme n t ma na ge m e n t ，whi c h p l a ys a n i m p o r t a n t r o l e ． Ke y wo r d s n a t u r a l g a s ；s t a t e mo n i t o r i n g；v i b r a t i o n；o i l a n a l y s i s ；a p p l i c a t i o n 长庆油 田非常重视设备监测技术在油气 田的应 用 。2 0 0 6 1 1 ， 采气一厂配备了 1台型号为 A3 O的轴 承故障分析仪 ， 可 供第一、 二 、 三净化厂共 同使用 。 2 0 1 1年又配备 2台 A 3 0 ， 2 0 1 3年第 四净化厂建成投 产并在年底配备了 1台 A3 0 。目前 ， A3 0配备率达 到了每个净化 厂 1台。此外， 4个净化 厂各配备 1 台 YYF VI 型油 液质 量 快速 分 析 仪 ， 通 过 对 动设 备 油液进行定期检测 、 按质换油的手段， 达到保障设备 良好 运行 的 目的 。 为使监 测 仪 器在 设 备 管理 中发 挥 其 强 大 功 能 ， 采 气一 厂 根 据 生 产 实 际 情 况 ， 制定 了 相 应 的设 备状态监测制 度 ， 确保设 备状 态监测 工作 的顺 利 开 展 。 1 设备状态监测重 要性 采气 一 厂 天 然气 净 化 厂 旋转 设 备 较 多 ， 而 大 多 数旋转机械故 障和轴承相关。据统计 ， 旋转机械故 障的 4 O 由轴 承 引起 ， 轴 承 的质 量 对 机器 的工 作 状 况影响极大 ， 如有缺陷将会导致机器产生剧烈振动 和噪声 ， 甚至引起损坏 。设备润滑是设备维护工作 的重要环节之一 。设备油脂变质必然会导致设备故 障频繁出现 ， 甚至破坏设备 的精度和功能。进行润 滑油使用状态监控可及 时掌握油品的技术状态 ， 预 防设备润滑事故发生 ， 延长油品使用寿命 。因此 ， 将 轴承故障分析仪 A3 0 和油液质量快速分析仪用于 设备状态过程中， 其作用重大。 收稿 日期 2 0 1 4 0 8 3 0 作者 简介 刘统 1 9 8 1 一 ， 男 ， 河南驻 马店人 ， 工程师 ， 在读 硕士 ， 从事石油化工设备 的技术 管理工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 刘统 ， 等 设备状 态监 测技术在天然气净化厂 的应用 2 设 备状态监测技术 ] 根据实际使用情况 ， 采气一厂先后对设备状态 监测制度进行 了 3次 修订 ， 对 监测设备 、 监测 点选 择 、 监测周期和人员分工等都做了详细规定 ， 确保监 测数据准确、 有效 ， 并对异常数据 的处理做了具体要 求 ， 确保状态监测工作的顺利开展 。 2 ． 1 振动监测技术 1 轴承故障分析仪适用范 围 结合各净化厂 机泵 的重要程度及检测仪器的适用情况 ， 确定了需 要进行检测的设备 。 2 监测点选择 同类设备的监测点固定不变 ， 一 般设在轴承安装位置。每台设备首次监测时须做 好监测点标记 ， 确保监测点位置的延续性 ， 提高测量 结果的可信度。如 电动机驱动端轴 承进行水平 、 垂 直、 轴向 3个方向的监测 ， 自由端轴承通过风扇盖处 的紧固螺钉定点监测 。 3 人员分工根据各净化厂人员配备情况 ， 负 责 日常设备监测 的人员包括第一净化厂 2名大班员 工、 第二～第 四净化厂各 配备 1名设备管理员 。监 测数据 由设备管理员负责传 输和汇总， 并 对监测 的 结果进行汇总和分析 ， 对需要维修的设 备制定相应 的维修计划。设备管理员负责仪器 的操作培训 以及 对存在问题设备的复测及频谱分析 。 4 监测周期对不同设备、 不 同部位制定不同 的点检周期。①每月定期制定巡检路径计划 ， 采用 轴承状态监测仪进行监测 。②使用轴承状态监测仪 监测出异常现象时， 采用频谱分析仪进行频谱分析。 ③对于有劣化倾 向的设备不定期进行加密监测 ， 对 于维修后运行 的设备进行不定期连续监测 。 5 监测标准 根据设备功率、 转速 、 轴承型号 等参数制订监测数据合格范 围， 规定每个 点检部位 是否正常的标准 。 6 监测数据超标设备 处理措施 对监测结果 超标的设备进行评估 分析， 及时上报设备存 在的问 题 ， 如发现重大故障隐患的应及时 申请停 机检查维 修 。监测超标项 目有逐步扩 大趋势 的应加密监测 ， 使设备在监测状态下运行 。分析故 障发生部位及原 因， 用监测数据指导维修 ， 同时逐步提高监测数据分 析水平。 7 资料录取监测结果由监测人员及时录取， 并填写相关表格资料， 需要录入设备管理系统 的 5 d 内完成 ， 设备管理员负责利用软件对监测结果进行 分析。 8 仪器管理设专人保管和维护保养 ， 使用人 员严格遵守操作规程操作。仪器及时充电或更换电 池 ， 延长使用寿命。 2 ． 2 油液监测管理 油液监 测 由各 净化 厂车 间设 备技 术员 于每 月月 底 机泵 切换 时取 样 进 行 检 测 ， 并 对 检 测 结果 进 行 分 析 。分 析 结 果分 为 良好 、 堪 用 、 报 废 3项 ， 其 相应 的 处理措施为继续使用、 继续使用但需加密监测、 立即 换油 ， 且检测结果及换油记录要求上传至采气一厂 设备管理系统之 中。 2 ． 3 监测仪器的使用培训1 为提高使用设备状态监测仪器 的技术能力 ， 采 气一厂组织多名技术人员参加设备状态监测及故障 诊断培训 ， 极 大提 升 了该 厂 的设 备 状态 监测技 术 能 力 。 在油液监测仪器使用方面 ， 由各净化厂对车 间 设备技术员进行培训 ， 达到了熟练使用 YYF型油 液质量快速分析仪的要求 ， 定期对各 自负责 区域设 备的油液进行监测 ， 并对监测结果进行分析 ， 指导车 间科学换油 ， 保障设备润滑良好。 3 实际应 用 目前 ， 轴承故障分析仪主要用于对厂内设备维 修后验收、 新设备验收、 设备例行检查和为制定设备 维修计划提供依据。 油液质量快速分析仪主要用于对厂 内设备润滑 油状态监测 ， 对指导现场科学的按质换油助力较大。 3 ． 1 基础工作 建立轴承振动监测数据库 。根据厂 内旋转设备 的重要程度和仪器的适用情况 ， 第一净化厂首先确 定对 2 1台设备开展轴承振动状态监测 ， 针对每台设 备的不同结构建立不同测量点 ， 重点设备测点建立 情况见表 1 ， 并将设备监测点与监测仪器 内代号进 行一一对应 ， 其部分对 照情况见表 2 。第 二 、 三 、 四 净化厂也都相应建立各 自的数据库 。 衰 1 第一净化厂 重点设备测点建立情况统计 设 备 名 称 鼍 蓦 而 2 0 0万净 化装置立式 ， MD EA循环泵 。 。 万 净 化 苎 卧 式 4 1 2 1 2 1 2 M D E A 循 环 泵 4 0 0万净化装置 3 9 9 9 MD EA循环泵 水热单元基地泵 2 6 6 6 水热单元立式循环泵 2 6 6 6 水热单元 卧式循环泵 2 6 6 6 水热单元新鲜水泵 2 6 6 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工设备 2 0 1 5 年第 4 4卷 表 2 第一 净化厂部 分设 备监测点与 监 测 仪 器 内代 号 对 照 油液 监测 精 确 取样 。开 展 油液 监 测 工 作 时 ， 对 润滑系统中最常用的润滑油箱和回油管处 2个取样 点进行对 比分析发现 ， 油箱 内油流动缓慢 导致磨粒 出现 沉 降效应 影 响 油 样代 表 性 。因此 ， 确 定在 回油 管取样 比在油 箱 中取 样 有 较 大 的 优越 性 ， 科 学选 择 取样 位置 提高 了监 测数 据 的可靠 性 。 3 ． 2 日常工 作 3 ． 2 ． 1 轴 承振 动 监 测 及 处 理 根 据 规定 周 期 进行 例 行 巡 检 ， 根 据设 备 运 行状 态 制定 巡检路 径 计划 ， 将巡 检路 径传 输至 A3 0 ， 由巡 检员逐台对相应设备进行监测 。测量后的数据传输 至专家软件进行汇总分析 ， 2 0 1 3年全厂设备状态检 测情 况 见表 3 。结合 现 场实 际运 行 情 况 和监 测 数据 相 ， 对 1 0台设备进行了计划维修或调整， 消除 了设 备 事故 隐患 。 表 3 2 0 1 3年 采气 一厂 设备监测统计 3 ． 2 ． 2 油 液监 测及 处 理 2 0 1 3年 ， 4个净 化 厂共 进 行 润滑 油 液 分 析 5 5 3 台次 ， 其 中 4 8台次化 验 结 果 显 示 油 质 超标 ， 累计 更 换润 滑 油约 1 0 5 2 k g ， 2 0 1 3年净 化 厂 油 液监 测 情况 见 表 4 。 换油时不可轻易报废 ， 若油质尚好 ， 可稍加处理 如沉降过滤 、 去除水分杂质 后再用或用于次要设 备 。废油收集好 ， 以利于后期再处理 和防止污染环 境 。 表 4 2 0 1 3年 4个净化厂设备润滑油状态监测统计 4 状态监测 案例 分析 4 ． 1 1 MD E A 循环 泵 历年来 ， 设备维修完毕后只凭着单纯的的耳听、 手摸、 眼看的传统方法和现场测量仪表、 测温仪进行 监测 ， 对维修到什么程度 、 维修后达到什么指标都没 有 一个 量化 的数 据 。 A3 0的使用可对设备的维修质量作一个定 位， 并将测量出的数据作为设备投运后 的基数来进行运 行参数 比对 ， 评 定 它 的运 行状 况 。 第 一 净化 厂 4 O 0万净 化 装 置 区 1号 MDE A 循 环泵 为该 厂 的关 键 设 备 之 一 ， 其 运 行是 否 正 常直 接 关 系着装 置能 否 正 常生 产 ， 该 泵 配 套 电机 的基 础 参 数 为功率 5 1 0 k W ， 转速 2 9 5 0 r ／ mi n ， 前后 端 轴承 型 号分别为 6 2 1 9和 NU2 1 9 。 2 0 1 2 - 1 2 1 1 ， 操 作 人 员 在 巡 检 过 程 中 发 现 泵 体 风扇侧声音异常 ， 噪声较大 ， 随后通过轴承故障分析 仪 进行 监测 ， 监 测 结 果 见 表 5 。表 中 ， L R 指 低 发 生 率 ， 指在测量视窗上的一个平均较强的脉冲击波值 ， 但不相等于是最大值 。HR指高发生率 ， 是 指记录 在 1 0 0 0脉冲／ s 的阶层， 但不等于是最小值。 表 5 泵非联轴器端轴承监测数据 日 期 I R HR ／ tar a 振 动 值 s 水 平 垂 直 轴 向 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 刘统 ， 等 设备状态监测技术在天 然气 净化厂的应用 根据 I S O 2 3 7 2 设备 振 动标 准 规定 口 ， 功 率 为 5 1 0 k W， 转速为 2 9 5 0 r ／ rai n时 ， 轴承振动值 小 于 2 ． 8 mm／ s 时为正 常。由表 5中 2 0 1 2 - 1 2 1 1的测 量 值可 以看 出， 水平方 向和垂直方 向测点的振动值 均 已超标 ， 2 0 1 2 1 1 2 7的测量值 中， 水平方向的振动值 已超标 ， 直到轴承的磨损达到的一定程度后 ， 振动值 直线 上 升 ， 噪 声 随 之 出 现 ， 而 S P M 测 量 出 的 L R、 HR值也 已经达到黄区。停机后检查 发现风扇侧 的 轴承 内 圈严重 磨损 。 更换轴承后 ， 2 0 1 2 1 2 - 1 2进行监测 ， 各项振动值 均下降至正常范围， L R、 HR值也 随之下降， 复测数 据 见表 6 。 表 6 泵 非联轴器端轴承复测数 据 4 ． 2 1台 MDE A循环泵电机 以净化装置维修后 的 1台 MD E A循环泵 电机 为例 ， 维修后 运行参 数见表 7 ， 表 7中， 2 0 1 2 一 l l 一 1 9 测得的轴承风扇测温度为 5 ． 0 ～7 ． 5℃， 联轴器测温 度 为 4 0 ． 4 ～4 3 ． 0℃。 表 7显示， 该 电机维修后在空载、 负载运行过程 中 ， 轴 承温度 、 运 行 电流 、 电压 均在 规定 范 围 内。 表 7 电机维修后运行参数 运行电流／ A 运行 电压／ k V 时间 备 注 2 O 1 2 1 1 1 8 7 ． 6 7 ． 3 7 ． 2 1 O． 3 1 O． 4 1 O ． 3 空载运 行 2 4 h 2 4 ． 7 ～ 2 4 ． 7 ～ 2 4 ． 2 ～ 1 0 ． 6 ～ 1 0 ． 6 ～ l 0 ． 6 ～负载运 2 0 1 2 1 1 - 1 9 2 5 ． 0 2 5 ． 0 2 4 ． 5 1 0 ． 9 1 0 ． 9 1 0 ． 9 行 2 4 h 使用 A3 O对 该 电机 进行监 测 ， 电机风扇 侧轴 承维修前后监测数据见表 8 ， 电机联轴器侧轴承维 修前后监测数 据 见表 9 。各 表 中， L UB表 示 轴 承 润 滑状 态 ， C OD E表示 轴 承 状 态 A 为 良好 ， B为 干 运 转 ， C为 表 面损 坏 ， D 为 严 重 损 坏 ， C OMP表 示 补偿值 补偿微 弱信号 ， 当结 果 出现 E 3时必 须使 用 ， C O ND表示轴承损坏程度 其值小 于 3 O为较 小 损 害 ， 3 0 ～ 4 0为 较 大 的 损 害 ， 大 于 4 0为 严 重 的 损 害 。 ’ 表 8 电机风扇侧轴承监测数据对 比 表 9 电机联轴器侧轴承 监测数据对比 表 8数据显示 ， C OD E 轴承状态 显示为 A， 状 态 良好 ， 其余参数都在标准范围内， 一切正常。 表 9数据显示 ， 联轴 器侧轴承处 L R ／ HR值 未 在正常范围内， 维修后的电机状况并未有明显好转 ， C O DE显 示 为 D 即损 坏 状 态 ， 损 坏 程 度 较 大 。电 机轴承均为新轴承 ， 肉眼观察并无缺陷， 运行过程中 电流、 电压 、 轴 承温度都未超标 。因此 ， 对维修质量 产生争议 ， 双方决定先对电机进行试运行 ， 并在运行 过 程 中加密 监测 。 当电机 在 运 行 1个 月后 ， 联轴 器 侧 轴 承温 度 过 高 ， 润滑脂流出， 轴承保持架损坏发生抱轴事故， 电 机 停机 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 8 石油化工设备 2 0 1 5 年第 4 4卷 针对以上情况 ， 维修人员对该电机进行了二次 维修 ， 维修后继续对其进行监测， 电压、 电流轴承温 度等都在规定范围内。 5 结语 A3 0作为设备简易诊断仪器 比较适用生产的要 求 ， 有助于设备管理人员 了解设备轴承的运行情况 并对其进行量化， 为设备预防性维修提供可靠 的数 据支持， 对保障设备修理的及时性 、 准确性起到了关 键作用。随着监测工作 的持续深入 的开展 、 监测故 障诊断技术的不断提高 ， 设备状态监测作为故 障的 前期诊断手段在采气一厂生产运行中将发挥出更加 强大的功能 。油液监测在采气一厂设备润滑系统的 管理上优势凸显 ， 不仅有力地保 障了设备处于 良好 润滑状态 ， 而且从根本上改变了以往设备润滑管理 中换油无法准确判断油质而不得不进行按期换油造 成的润滑油浪费现象 。 参考文献 [ 1 ] 叶华伦 ， 贺宗芬 ．状 态监 测技术 在天 然气 净化装 置 中 的应用 [ J ] ．石油与天然气化工 ， 2 0 0 6 2 1 6 1 1 6 3 ． YE H u a l u n ， H E Z o n g f e n ． Th e Ap p l i c a t i o n o f S t a t e Mo n i t o r i n g i n Na t u r a l G a s P u r i f i c a t i o n P l a n t[ J ] ． Ch e mi c a l En g i n e e r i n g o f Oi 1＆Ga s ， 2 0 0 6 2 1 6 1 16 3 ． [ 2 ] 廖静卿．油液分析在设备状态监测中的应用[ J ] ．润滑 与密封 ， 2 0 0 5 4 2 1 1 - 2 1 2 ， 2 1 5 ． L I AO J i n g q i n g ． Oi l An a l y s i s i n t h e Ap p l i c a t i o n o f t h e E q u i p me n t C o n d i t i o n Mo n i t o r i n g [ J ] ． L u b r i c a t i o n E n g i n e e r i n g， 2 0 0 5 4 2 1 1 - 2 1 2， 2 1 5 ． [ 3 ] 杨振华．油液分析状态监测技术及其在设备维修管理 中的应用[ J ] ．机械管理开发，2 0 0 6 2 5 1 5 2 ． YANG Zh e n- hua ．Oi l Li q ui d St a t e M on i t o r i ng Te e h - no l o gy an d App l i c a t i on i n Equi pme nt M a i nt e n an c e Ma n a g e me n t [ J ] ． Me c h a n i c a l Ma n a g e me n t a n d De v e l o p me n t ， 2 0 0 6 2 5 1 5 2 ． [ 4 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