新型监测与故障诊断体系在大型设备中的效用研讨

　　贵州赤天化股份有限公司从20世纪80年代采用DDM分析系统对五大压缩机组进行管理，1996年改造为功能强大的DM2000动态分析系统和3300实时监测系统，2007年再次升级为功能更加齐全、实用性更强的System 1故障诊断系统。

　　System 1系统通过互联网进行权限访问连接，其存储量大、存储时间长，采集精确度高，对采集到的图谱进行自动保存，不受时间的限制，可以查看图谱长时间或短时间的变化趋势，可操作性强，安装系统后可直接通过局域网进行权限访问。该系统采集数据使机组档案管理得到进一步完善，增强了机组运行基本数据前后的对比性和机组强化管理的可行性。于2007年12月又升级为3500监测系统和System1故障诊断系统，并投入使用。

　　2在线监测系统与故障诊断系统的组成和功能

　　贵州赤天化股份有限公司合成、尿素装置中，空气压缩机组、原料气压缩机组、合成气压缩机组、氨冷冻压缩机组和二氧化碳压缩机组的振动监测系统改造结构形式。

　　在线监测系统采用实时监测，及时准确地显示机组的振动，检测机组实时的运行状况，同时可以查询机组轴承振动、轴位移在不同时间的运行变化趋势以及机组轴承振动的棒状图、报警值、危险值，为工艺操作和设备维护提供参考数据。

　　System 1系统包括中文语言包功能，具有直接存储和转存功能，所有被监测机组检测的数据通过软件转换成诊断员容易识别的信息直接存储到服务器中，诊断员通过局域网访问System 1服务器获取诊断信息。在System 1 Display中可以查看机组的实时值和历史趋势，并且可以查看机组的棒状图、波德图、轴心轨迹图、极坐标图、半频谱图、全频谱图、机组级联图和瀑布图等，通过Dis鄄play分类存储相关的数据图谱对机组进行有效的监护、管理，同时通过使用报告生成系统可定期生成需要的系统状态报告，结合现场运行的实际情况对机组运行评估。

　　3在线监测系统与故障诊断系统的作用

　　3.1氨冷冻压缩机组高压缸振动高的诊断系统正式投入运行。

　　2008年2月7日，氨冷冻压缩机机组联动试车，当机组转速提升到1895 r ／ min时，高压缸转速为2510 r ／ min，前后轴承振动分别为28 ／ 39μm、21 ／ 22μm；当过临界转速并升速到正常转速6025r ／ min时，高压缸的转速为7950r ／ min，轴承振动分别为66 ／ 61 μm、51 ／ 40 μm。通过故障诊断系统查看级联图，轴承振动主要表现为一倍频，并且幅值为32μm。

　　大修前氨冷冻压缩机机组的振动入口端为38μm，出口端31μm，运行状况良好。

　　2007D 2008年度大修中高压缸中修，在找正期间发现管道应力较大。由于氨冷冻压缩机组高压缸轴承为筒形带减压套可倾瓦结构，经分析怀疑振动高由找正数据偏差和微量不平衡造成，观察运行。

　　由于系统处于开车初期，经过几天的观察，氨冷冻压缩机高压缸运行状况较为稳定，高压缸前后轴承振动略有下降。为加强机组的管理，对高压缸运行状况变负荷调整检查。

　　调整氨冷冻压缩机转速至6350 r ／ min时稳定一段时间（往年夏天温度*高时的转速约为6300 r ／ min），高压缸轴承的振动不升反而降低近4 μm，且在以后的运行过程中处于稳定的运行状态。

　　2008D 2009年度大修期间对高压缸全面解体检修，复查对中发现转子中心水平偏移超标0.24 mm，转子轴颈出现270°偏磨。更换提前作动平衡检查备用的转子，严格按照规程的要求找正，中心偏差不大于0.05mm。

　　2009年3月开车，氨冷冻压缩机机组高压缸的前后轴承振动*大不超过20μm.

　　3.2诊断合成气压缩机联轴器回油管线温度急剧升高2008年2月6日，合成气压缩机组驱动汽轮机单体试车，按照试车的升速曲线进行，当经过临界转速时，高压汽轮机与中压汽轮机间联轴节回油管线温度急剧上升，从42℃上升到82℃，并且温度还在持续上升。紧急停车后对高压汽轮机、中压汽轮机、联轴器等进行检查，通过3500实时监视系统查看在升速过程中汽轮机前后的振动情况如表2。

　　从DCS上查看前后轴承温度均小于65℃，轴承各项指标均属正常，查看故障诊断系统的图谱没有发现异常情况，结合设备自身的特点，确定是仪表温度探头的接线孔未堵塞。检查结果与判断情况一致，堵塞接线孔后回装，试车一次性合格。

　　3.3二氧化碳压缩机高压缸气封齿摩擦及不平衡的判断

　　2008年尿素车间二氧化碳压缩机一直运行稳定，10月7日后，高压缸前后的轴承振动逐渐上涨。到11月2日高压缸前轴承水平测点相位角变化40°，1X振动上涨20μm，通频值从44μm升高到82μm；垂直测点相位角从261°上升到315°，1X振动值从40μm上涨到69μm，通频值从37μm上涨到84 μm。高压缸后轴承水平测点相位角从244°变化到108°，1X振动从9 μm上升到20 μm，通频振动值从24μm上升到34μm；垂直测点1X振动从6 μm上升到39 μm，相位角从342°变化到199°，通频值从26μm上升到51μm。

　　鉴于前后轴承振动波动较大，不稳定，相位角变化较大，在11月4日对高压缸前后轴承进行检查发现磨损严重。更换轴承瓦块后一次性开车运行合格，前轴承振值为16 μm、17 μm，后轴承振值为46μm、47μm。截止12月底年度大修前，高压缸振动处于缓慢的上升状态，其主要表现仍为工频分量的增加。

　　2008D 2009年度大修期间，拆除高压缸内缸发现轴套气封齿与轮盖气封齿大部分磨钝，其中高压侧一级气封齿将轴磨出近0.10mm的气封槽。

　　大修后将该转子送出检查发现止推盘有0.06 mm的瓢偏，通过动平衡试验检查发现转子不平衡量较大，判断结论与实际情况基本相符。

　　3.4原料气压缩机低压缸气封间隙小的诊断

　　2009年2月17日大修后原料气压缩机联动试车，当转速调到1000 r ／ min慢转时，压缩机高低压缸前后轴承振动高报警，现场检查未发现异常。第二次开始调到600 r ／ min慢转，慢慢上升到1000 r ／ min；慢转近40 min后再一次升速至2000 r ／ min，高低压缸前后轴承均出现红灯报警，低压缸与高压缸连接处后轴承振动值高达84μm，1X振幅接近65μm，降低转速至1500 r ／ min慢转，振动降到正常范围，再次进行缓慢升速。

　　在2008D 2009年的大修中，原料气压缩机机组汽轮机、高低压缸全部大修，高压缸更换止推瓦块和机械密封，气封未更换；低压缸由于轮盘和轮盖气封间隙超差，更换了后七级轮盘和轮盖气封，该气封的密封形式是软密封，机组检修时对中偏差不大于0.03mm。根据System1故障诊断系统查看低压缸的时域图、极坐标图、轴心轨迹图和频谱图，时域波形出现严重的削波现象，极坐标不稳定，轴心轨迹紊乱，频谱图谐波分量丰富，这是严重的动静摩擦现象。

　　通过调整，在第四次冲转过临界转速后气压缩机振动趋于正常。通过检查压缩机的运行状态，从频谱图、低压缸极坐标可以看出机组系统运行稳定。由此可以判定产生振动高的原因是由于低压缸气封间隙偏小所致。

　　4结束语

　　通过上述案例的简要分析，介绍了System 1在五大机组中的在线监测和故障诊断系统起到的重要作用。对比DM2000动态分析系统，使用功能更强的System 1系统研究转动设备运行状况分析更全面、更有效。同时使用在线监测和故障诊断系统也必须结合机组实际的性能、结构、工艺操作等因素，充分的了解和认识机组，积累经验和设备故障库，这样对于判断设备的运行状况、掌握设备的故障、维护设备的安全稳定运行事半功倍。设备在线监测与诊断系统为设备预知维修提供了可靠的理论依据，对确保设备检修的及时性、准确性起到了关键作用。随着人们对设备保护意识的加强和设备维护认识的深入，在线监测及故障诊断技术越来越受到化工企业的重视，而使用功能更强的状态监测与故障诊断系统也是现代大、中型企业监护大型旋转设备运行必不可少的重要手段。