诊断与分析化工机械设备状态的技术方法


 

机械设备在化工企业中，地位十分重要。其健康状态，直接严重影响化工生产的正常运行，给企业经济利益带来损害，甚至可能会发生大的事故。本文中，笔者结合多年来化工设备管理的经验，对化工机械设备状态进行诊断与分析，并对化工机械设备在出现问题前，如何做好前瞻性状态诊断与分析，加以浅述，以期对同行有所帮助，提供些许借鉴。 

一、化工机械设备

化工机械是化学工业生产中所用的机器和设备的总称。以笔者所在的氮肥生产企业为例，化工机械包括各种塔器、泵类、罐类等。化工企业，由于产量不断增加，化工企业的设备呈现出大型化和集成化的特点并向该方向发展。

作为各种化工设备，其整体结构十分复杂，如某个环节突然发生故障且未能得到及时处理，其结果可能会引起整个运行系统的故障，并逐渐地不断扩大，最终可能会致使整个系统发生重大事故。因此，及时准确做好化工机械设备状态的诊断与分析，是保证整个化工生产稳定连续极为关键的一环。 
　　
1.化工机械的日常分类 
　　
通常，化工机械可分为化工机器和化工设备两大类型。 
　　
2.化工机械的性能 
　　
化工机械的完善程度，很大程度上决定了化工产品的质量、产量和成本。作为化工机械本身，其特点要求是：必须能适应化工过程中经常会遇到的高温、高压、高真空、超低压、易燃、易爆以及强腐蚀性等特殊条件。从化工生产企业来说，总体要求化工机械应具有以下几方面：

①具有连续运转的安全可靠性。
②在一定操作条件下（如温度、压力等）具有足够的机械强度。
③具有优良的耐腐蚀性能。
④密封性好。
⑤高效率和低能耗。 
　　
3.化工机械的特点 
　　
3.1 化工机械涉及到的最常见的能量形式有热能、机械能、化学能、电磁能等。不但涉及能量形式多，彼此间转换过程复杂。 
　　
3.2 工质性质呈现出多变性。如：组成、组分及其相态的多变等（包括液态、气态的互相转化）。 
　　
3.3 运行工况域具有宽阔性、多参数特点。如化工生产，其操作参数就包括了：高低压、高低转速、高低温、高低粘度等； 
　　
3.4 具有能适应不同化学性质要求特点。这些都使化工机械装备特殊结构的千变万化。 
　　
二、正确认识化工机械设备状态诊断与分析 
　　
做好化工机械设备状态诊断与分析，主要有以下目的和作用： 
　　
2.1.针对从设备运行特征信号，实现状态诊断有用的运行信息有效提取并以此判断检测设备的各项功能是否正常。 
　　
2.2.针对运行设备的独有特征信号，确定故障内容及定故障部位、形成程度和未来的发展趋势，并进行深入的状态分析，以作出正确的生产决策。 
　　
2.3.可实现运行设备可能发生的机械故障的早期预报，以保障化工设备的安全和可靠的运行，达到使化工设备发挥最大效益目标。 
　　
2.4.在进诊断与分析行化工机械设备状态后，对化工设备的动态性能和前期的设备维修质量进行科学正确地评定。 
　　
2.5及时、准确地对化工机械设备先前发生设备故障进行状态，确定原因，进一步做好分析并快速决定进一步维修措施。 
　　
三、进行诊断与分析化工机械设备状态采用主要技术 
　　
3.1.电子及计算技术 
　　
该技术主要是利用一些专用的仪器设备，拾取和分析新的信号进行，以不同设备的独有特征的信号为依据，确定化工机械设备的故障内容。在对特征性信号进行分析后，确定化工机械设备状态的分析结论，并进而决定对化工机械设备如何处理；此外，还应根据设备故障的部位，状态程度和未来发展趋势，作出针对性决策。 
　　
3.2.油分析技术 
　　
机械零件有失效腐蚀、疲劳和磨损的三种主要形式和原因。其中，在磨损失效这方面，约占机械零件失效故障的比例的50%左右，因此，油分析技术对于化工机械设备状态监测和诊断来说，其作用越来越重要。 
　　
3.3.温测技术 
　　
温度与机器运行状态密切相关。对于以温度为指标的测试技术，在在线测量中应用较多。在具体应用中，由于红外测温技术可进行非接触式和远距离测试，运用越来越普遍。特别是该种检测手段，可以直接读出测点温度数值，可用于快速诊断，实现快速见效。 
　　
3.4.声、振测试及其分析技术 
　　
能够及时和准确地确定发生振动故障的设备原因，需要利用.声、振测试及其分析技术。该技术对于评定维修质量和设备的动态性能、对于进行设备的状态诊断和状态监测，应用最普遍且应用效果明显。 
　　
3.5.无损检测技术 
　　
无损监测技术是独立的一种技术，如超声，磁粉、着色渗透的表面裂纹的探伤，以及探伤等技术。人们已越来越重视这些技术，常用于对大型固定或运动装置进行监测和诊断。 
　　
四、化工机械设备状态诊断与分析的方法 
　　
4.1.化工机械设备状态诊断的简易方法 
　　
简易诊断方法。该方法实质上就是采用便携式测振仪拾取信号，将信号的参数或统计量组成理化指标。在此基础上，根据分析来判定设备是否正常。该方法在设备状态检测中，可作为再次诊断的基础，其特点为：简单易行、投资少，见效快，受到广泛欢迎和重视。 
　　
4.2.齿轮故障诊断方法 
　　
该方法结构紧凑、使用效率高、使用的寿命长，工作具有可靠、维修方便，所以在运动、动力传递、速度变更等方面应用广泛。其缺点包括：一是噪声和振动的传递方式大；二是受材质、制造工艺、装配、热处理等各个环节不能理想的运行状态的影响。 
　　
4.3.功率谱有三种频结构，分别对应原因如下 
　　
4.3.1 山状谱，主要是结构共振的频率，如齿轮轴横向的振动产生的固有频率。 
　　
4.3.2 线状谱，主要是齿轮的啮合频率及运动产生的谐波的频率。 
　　
4.3.3 随机谱。该功率谱是指随机振动产生的振动信号。对于运行正常的齿轮功率谱来说，或同时有以上三种频率结构，幅值都相对小。但在齿轮发生故障后，其线状谱的幅值部分会上升。目前，该种分析方法对于做好齿轮故障诊断作用越来越大，在故障诊断和振动监测的信号处理技术中应用最为广泛，尤其适应于点蚀、大面积磨损等均匀故障有分析。 
　　
参考文献 
[1] 盛兆顺，尹琦岭，设备状态监测与故障诊断技术及应用[M].化学工业出版社，2003. 
[2] 戴东华，设备监测与诊断技术的特点及发展应用[J].企业技术开发，1999.

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