浅谈大型机泵状态监测的优化配置方案

浅谈大型机泵状态监测的优化配置方案

Summary：作为化工企业机泵中最主要的转动机泵，机泵的安全运行非常重要，为了保证机泵运行的连续性、稳定性、可靠性、安全性单靠维护人员的定期巡检无法满足。因此利用状态监测系统对机泵运行状况实时监测，识别机泵异常状态，早期发现常见的机械故障保证机泵安全可靠运行；同时在出现异常时通过对幅值域分析、时域分析和频域分析判断故障原因，然后及时、有针对性的处理故障，保证机泵安稳长满优运行。Keys：大型机泵状态监测诊断系统前言：机泵状态监测与故障诊断既有区别又有联系，没有监测就没有诊断，诊断是目的，监测是手段；监测是诊断的基础和前提，诊断是监测的最终结果。状态监测与故障诊断包括识别机泵运行状态监测和预测发展趋势，具体过程分为状态监测、分析诊断和预防处理三个环节；监测通常是通过监视和测量机泵或部件运行状态信息和特征参数，并简单判断状态是否正常，不需要作进一步的处理和分析，例如对于振动测量值仅仅判断有没有高于报警设定值和联锁设定值，用于报警和联锁。状态监测是在设备运行中，对特定的特征信号进行检测、变换、记录、分析处理并显示、记录，是对机泵进行故障诊断的基础工作。对状态监测的数据从不同角度提取最直观、最敏感、最有用的特征信息，通过多种不同的处理方法经行处理后得到的特征信号在时域、频域、幅值域以至倒频域等各个方面进行全面分析，这不仅要对状态监测和故障诊断有比较系统的了解，更重要的是对机泵本身的结构、特性、动态过程、故障机理以及故障发生后的后续事件（包括维修与管理）有比较清楚的了解。从这些不同方面和不同角度提取最直观、最敏感、最有用的特征信息分析处理预测机泵的性能和故障发生趋势，确定故障原因，采取合理的处理措施。通过这种手段实时准确的掌握机泵运行状态和故障发展趋势，及时根据机泵故障的发展趋势，合理的、有计划、有针对性的安排检修，避免了机泵的“过度检修”。目前常用的配置对于状态监测系统已有多年的应用，并且得到普遍认可，以本特利产品为例，根据不同重要程度机泵，比较理想的配置如下：重要机泵监测传感器+TRENDMASTERPRO+SYSTEM1关键机泵监测传感器+BN3500+SYSTEM1早先多数企业对诊断系统的理解和带来的经济效益理解不够，对机泵的监测仅停留在通过简单的检测手段已减少人工巡检为目的的配置，近年来对诊断系统的逐渐认可，新项目生产装置配置了完整的诊断系统，旧装置后期改造的无线泵群系统，并没有采用比较综合的监测诊断系统，如：普通和重要机泵采用一体化振动变送器或通过技改的无线泵群项目；关键机泵滑动轴承的采用本特利990、991无需配置BN3500具有4-20mA输出至DCS系统。这些配置起到的作用是状态监测和对人工巡检的补充和替代。而诊断系统需要采集能用于分析的实时的瞬态数据，对于机泵这类旋转设备，4-20mA工艺过程数据是无法满足的。新建项目配置优化随着物联网的发展，未来智能工厂设备必须具备“万物联网”的扩展能力，对诊断系统的要求从分析诊断运行状态的故障发展趋势提高到能效监测和智能化。诊断系统作为智慧工厂的一个功能单元，为智慧工厂提供基础数据支撑。因此机泵的状态检测必不可少并且要提供稳定、可靠、有效的，能提供分析依据大数据支撑。项目建设初期必须将机泵状态检测配置提高到建设智慧工厂的水平，能提供能效分析的动态实时数据并且接入机泵出入口温度压力流量监测，实时掌握机泵的综合运行状态。而不再是为了替代巡检和满足设备管理系统的简单需求。因此，对于机泵的配置要求如下（以本特利产品为例）：2.1关键机泵配置关键机泵控制系统配置DCS用于控制调速器进行转速控制、状态监测及工艺参数控制，SIS系统用于超速保护及安全联锁。如果是蒸汽透平驱动的配置独立的超速保护系统，如WOODWARDProTechGⅡ。现场配置3支无源磁阻式转速探头用于超速保护器作2oo3超速表决，这是最低配置要求。配置WOODWARD505电子调速器用于控制透平的转速，DCS系统可以通过调速器来控制小透平的转速实现调节机泵的负荷。蒸汽透平和机泵应配置本特利3500框架，配合使用BN-3300XL系列电涡流传感器，配置一支键相位，针对旋转设备的每根轴配置4支振动传感器，至少双支轴位移传感器用于双重表决，推荐使用三支传感器作2oo3表决。每个径向支撑轴承配置两支双芯热电阻，推力轴承根据实际需要均布3支或4支双芯热电阻，压缩机组原则上采用PT100单支双芯三线制铂热电阻+温度安全栅形式，不宜采用RTD+温度变送器。具体方案如下表所示：关键机泵配置控制系统DCS控制/SIS联锁超速保护器WOODWARDProTechGⅡ调速器WOODWARD505状态监测本特利3500框架转速测量无源磁阻式转速传感器振动测量本特利3300XL轴位移本特利3300XL键相本特利3300XL关键机泵配置有联锁保护，在BN3500仅作信号处理，信号处理后经过不同的33继电器卡硬接线至SIS系统，在SIS里进行三取二停机联锁。在信号联锁时，便于首出查询，通道风险较低。所有由BN3500系统连续监测的数据通过BN3500/22M模块的瞬态数据接口提供给System1监测和管理系统实现动态瞬态数据采集，即采用传感器+BN3500+SYSTEM1模式。2.2重要机泵配置控制系统配置DCS用于状态监测、报警、历史趋势查看及工艺参数控制，SIS系统用于安全联锁。对于使用滑动轴承的机泵与关键机泵相比仅机泵部分状态检测配置相同，每个径向支撑轴承配置两支双芯热电阻，推力轴承根据实际需要均布3支或4支双芯热电阻，压缩机组原则上采用PT100单支双芯三线制铂热电阻+温度安全栅形式，不宜采用RTD+温度变送器。配置本特利3500框架，配合使用BN-3300XL系列电涡流传感器，配置一支键相位，针对旋转设备的每根轴配置4支振动传感器，至少双支轴位移传感器用于双重表决，推荐使用三支传感器作2oo3表决。对于使用滚动轴承的重要机泵，根据机泵数量考虑选用BN3500或BN2300，监测点比较多可以选用BN3500，一个框架最多接入48个传感器。数量较少时可以选用BN2300/25振动监测器，每个支持2通道的振动或加速度传感器。所有由BN3500系统连续监测的数据通过BN3500/22M模块的瞬态数据接口提供给System1监测和管理系统实现动态瞬态数据采集，即采用传感器+BN3500+SYSTEM1模式。2300/25振动监测器具有TrendmasterSPA接口，可以与System1连接监测和管理系统实现动态瞬态数据采集，即采用传感器+BN2300+SYSTEM1模式。结论：在新项目建设阶段考虑好机泵状态监测的优化配置，为关键机泵管理提供丰富的、专业的设备分析图谱，实现关键设备的运行监测、故障预警、诊断分析、故障形式和时间的判断，为今后智慧工厂管理软件提供有力可靠的大数据支持，方便智能化软件自我学习，提供部件损坏情况预测、维修建议和检修周期预测等功能。结束语：随着科技进步，在近年来大型化工项目建设上，智慧工