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机械故障类论文 机械故障诊断在炼化设备

2018-12-18 11:20:58来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要:

  随着当前我国社会经济水平的持续提升以及信息技术的高速发展,我国在石油炼化领域也迎来了新的发展机遇,与此 相伴而生的便是对炼化设备管理提出了更为严苛的要求,在所日常的设备管理与维修工作当中,机械故障诊断便是其中至关重要 的一部分内容。本文结合工作实际,简要介绍了炼化设备事故管理的主要内容,进一步就可靠性维修模式、点检制模式等炼化设 备管理中机械故障诊断模式进行了具体探究。

  关键词:机械故障诊断;炼化设备;管理

  绪论

  在机械和力学学科的发展过程中,产生了一个重要的分支,这就是机械故障诊断。随着现代化工业生产和科学技术的不断发展,人们对机械设备的可靠性、可用 性、维修性、经济性以及安全性等提出了越来越高的要求,要求进行全寿命管理, 要求研究可靠性工程,要求实行全面质量保证体系制度与标准。机械故障诊断是设 备管理与维修现代化工程不可缺少的重要组成部分。该技术近年来得到了极为广泛 的重视,取得了前所未有的研究成果。目前,机械故障诊断已经基本上形成一门既 有理论基础、又有实际应用背景的交叉型学科。同时,长期不懈地坚持开展设备故 障诊断工作已经形成共识,已经成为各工业部门尤其是电力、钢铁、石油炼化以及 其它国民经济重大领域的一项极为重要的工作内容。对于一个国家来说,设备既是 发展国民经济的物质技术基础,又是衡量社会发展水平与物质文明程度的重要尺度。 本文着重从机械故障诊断方面入手,结合华北石化公司的设备管理发展状况,研究 了其对石油炼化企业机械设备管理的影响。

  机械故障的概念

  1.1国内外机械故障诊断的发展状况

  1.1.1国外发展概况

  美国是开展机械故障诊断研究最早的国家。早在 1967 年 4 月 18 日,在美国国家宇航局(NASA)的创导下,由美国海军研究室(ONR)主持召开了美国“机械故障预防 小组(MFPG)”成立大会及第一届学术交流会。在参加成立大会的 42 人当中,除有一名来自 SKF 轴承工业的代表之外,其余全部都是军界的研究人员和维修人员,并且以海军和空军为主。从第二届 MFPG 学术交流会开始才逐步有较多的企业界和高校代表参加。1971 年 MFPG 正式划归美国国家标准局(NSB)领导,由一个半官半民的组织 变成一个官方领导的组织。美国还有许多关于设备故障诊断的研究单位,如美国机械工程师学会(ASME)领导下的锅炉压力容器监测中心(NBBI),它们对锅炉压力容器和管道等静态设备的诊 断作了大量研究,制定了一系列设计、制造、试验和故障检测及预防的标准和规程。

  1.1.2 国内发展概况

  我国从上世纪 60 年代开始建设自己的石油炼化工业,在设备管理方面当时引进 了前苏联的计划预修制。由于计划预修制目的明确、计划性强、易于安排,并与当 时我国的状况基本相适应,因此,计划预修制的推广,促进了石油炼化行业的设备 管理水平的提高,建立健全了相应的设备管理组织,培养了大批的设备管理人才, 为今后的设备管理发展打下了基础。实际上,我国石油炼化企业多年来沿用至今“二年一修”、“三年两修”制就是典型的计划预修制。 改革开放以来,随着成套装置及设备的不断引进,工业发达国家在设备管理上 的理论与实践经验,如美国的“PM”,英国的“设备综合工程学”,日本的“全员 生产维修(TPM)”等,为我国石油炼化企业的设备管理工作提供了思路。在积极学 习国外现代设备管理经验的同时,我国石油炼化企业通过反复实践,不断总结,逐 步形成了一套具有自身特点的管理模式。如设备的“群管群修”、操作和维修人员 的“包机制”、关键机组的“特级维护”、岗位责任制的“巡回检查”、“清洁、 润滑、紧固、调整、防腐”十字操作法、润滑的“五定、三过滤”等方法,符合我 国石油炼化企业生产的客观规律,其科学性在设备管理的实践中得到了肯定,其管 理模式应划归现代设备管理的范畴。

  1.2课题研究的意义

  现代设备运行的安全性与可靠性主要取决于两个方面,其一是设备在设计与制造中各项技术指标的有效实现,为此需要有可靠、优良的设计方法,加工制造中的 技术保证;其次是要有确保设备正确安装、运行、管理、维修和诊断的具体措施, 并付诸实施。我国目前已将机械故障诊断、维修技术和润滑技术列为设备管理和维 修工作的三项基础技术,充分体现了故障诊断在现代工业生产中的地位。概括起来,开展机械故障诊断下作具有如下三方面的意义:

  有利于提高设备管理水平

  避免巨大事故的发生,减少事故的危害性

  可以获得潜在的巨大经济效益和社会

  1.3研究思路和主要创新观点

  1.3.1 研究思路

  本文首先介绍了国内外机械故障诊断的发展状况,石油炼化企业积极发展机械 故障诊断的必要性,以及我国机械故障诊断发展中存在的问题,提出了论文的研究 背景,引申出论文的课题研究意义。随后论文介绍了机械故障诊断的理论和技术基 础,在对可靠性维修、全员生产维修零故障工程和点检制等现代管理模式进行深入 分析的基础上,得出了在华北石化公司的机械设备管理中采用以机械故障诊断为基 础的可靠性维修、全员生产维修零故障工程和点检制模式的结论。最后论文深入分 析了机械故障诊断对华北石化公司设备管理的影响,以期建立一种机械设备预防和 计划有机结合的检维修管理体系,对石油炼化企业的生产运作管理起到一定的促进 作用。从改革维修体制的角度出发,为从当前普遍采用的定期维修方式逐步过渡到 视情维修和状态维修方式提供依据,促使设备管理、维修工作上升到一个新的水平 。

  1.3.2 主要创新观点

  由于炼油化工生产具有易燃、易爆、高压、高温及有毒等特点,一旦发生事故, 通常都会造成较大的损失或人员伤亡,后果很难预料,所以其安全性一直是企业关 注的重中之重。本论文针对我国炼油化工设备管理特点,结合生产现状,提出了如下三个方面的创新观点:

  在机械设备管理中,应对机械故障诊断进行系统化管理;

  应建立点检制与可靠性维修相结合的维修管理模式;

  应建立全员生产维修零故障工程管理模式。

  二.机械故障诊断定义和主要术语

  2.1 机械设备故障的定义

  关于机械设备故障这一概念,目前并没有一个严格、统一的定义。基于不同的 文献资料或不同的应用环境往往有不同的解释。按照国标(GB3187-82)的规定,给定 层次级上的子分系统的故障是指该子分系统“丧失规定的功能”,或者说,给定层次 级上的子分系统的输出与所预期的输出不相符合。按电子工业部部标(SJ-2166-82) 的规定,所谓故障是指:

  设备(系统)在规定条件下,不能完成规定的功能。

  设备(系统)在规定的条件下,一个或几个性能参数不能保持在规定的上下限 值之间。

  设备系统在规定的应力范围内工作时,导致设备(系统)不能完成其功能的机 械零件元器件的破裂、断裂、卡死等损坏状态。

  另外,从设备维修的角度,故障被定义为:设备运行的功能失常,或者尽设备 的系统或局部的功能失效。从诊断对象出发,故障又可以被认为是系统的观察(测) 值与由系统的行为模型所得的预测值之间存在着矛盾。依状态识别的观点,则定义 设备的故障为其不正常状态。也有的专家认为,设备故障是设备在运行过程中出现 异常,不能达到预定的性能要求,或者表征其工作性能的参数超过某一规定界限, 有可能使设备部分或全部丧失功能的现象。

  2.2 机械故障诊断主要术语

  为了准确、有效地掌握机械设备在运行中所处的状态,必须首先取得有关的正确诊断信息,这些诊断信息也就是在诊断过程中需要监测的基本参数,其中包括描 述振动状态的动态参数、描述位置的静态参数、以及其他参数。

  动态参数:振幅;频率;相角;振动形式;振型。

  静态参数:偏心位置;轴向位置;偏心度峰-峰值;差胀;机壳膨胀。

  其他参数:转速;温度

  2.3 以可靠性为中心的维修理论

  石油炼化企业在日常的生产经营时,烟机震动幅度超出限 制数值后,便会导致机组运行的安全性与稳定性将会面临着巨 大影响,对于此类状况,企业在生产现场可采用频谱分析设备 来就有关数据信息进行广泛搜集,并由所获取到的数据信息来 分析其具体原因。通常情况下石油炼化设备出现这一问题的 主要原因即为烟机转子出现了不平衡性的问题。对于这一现 象,便应针对设备采用现场动平衡技术,这一技术操作原理即 为对处于工作状态下旋转设备开展振动分析,而后再借助于对 平衡校正技术的应用来实现维修处理。具体操作过程包括以下步骤:

  (1)制作多项不同质量的螺旋垫片,将设备开启得到其 最初的振动数值;

  (2)依据与之所对应的计算公式来予以求解, 同时将之放置于螺旋处;

  (3)实施二次启动,同时开展测试工作;

  (4)在最终完全停机后,于联轴器螺旋处卸取重垫片,依据上述 操作步骤不断循环,直至最终设备振动数值回归最初数值。经实践应用表明,采取这一机械故障诊断方法能够达到较好的检 修效果,有助于确保设备的稳定运行。

  2.4 点检制模式

  这一模式即为以点检为核心,并由此所构建起的一种设备管理维修制度,虽然不同企业所采取的点检制度均有所差异, 但其中仍有一些共性特点可供参考、借鉴。例如, “三位一体点 检制度”与“五层防护线”这两种制度[3]。前一种制度即为针对 各具体工作岗位的操作人员实施点检处理、针对有关技术人员 实施精密点检处理、对相关专业人员开展定期点检处理;而后 一种制度则具体是指以岗位操作人员的日常点检视作为是首 道防护线,以专业点检和定期点检作为第二道防护线,以精密 点检为第三道防护线。因此,应用倾向管理机和技术诊断来对 以上点检过程当中所存在着的问题予以检验,等到其背后原因 检查明确之后再制定出与之相对应的具体措施手段,这一项内 容也便起到了第四道防护线的效果;最终将每一年度所开展的精密检测工作可视为是第五道防护线。

  三.机械故障诊断对设备管理的影响

  3.1 炼化设备事故管理

  随着现代化工业生产水平的提高,现代设备的结构越来越复杂,功能越来越完善,自动化程度越来越高。随之而来的是,当设备出现故障时所带来的影响程度也 明显增大,有时不仅仅是造成巨大的经济损失,往往还会带来灾难性的事故,其后 果十分严重。传统的设备事故管理中,基本上采用的是事后控制的方法,即在出现 事故或故障后,实施所谓的“四不放过原则”。 因此,发展机械故障诊断,并进行有效、合理的实施,对于掌握设备的状态变 化规律及发展趋势,防事故于未然,消灭事故在萌芽,具有十分巨大的意义。 在机械故障诊断管理体系中,明确地提出要最大限度地减少事故,换句话说, 就是追求“零事故”。在这种追求下,主要是采取预防的手段,避免事故的发生。

  3.2 以可靠性为中心的维修管理(RCM)

  以可靠性为中心的设备维修管理模式是设备维修管理中最具代表性的模型。该模型强调了设备故障和设备可靠性的重要性,是维护策略的重要参考。在此模型中,首先对设备故障结果进行了结构评价和分析,建立了维护成本低、安全性高、运行经济性强的综合维修策略。在此模型的应用中,如果设备的后果严重,应采取相应的预防性维护措施。在管理和维护过程中,应考虑和分析设备的功能和故障模式,以便对各设备进行维护。

  3.3 全员生产维修零故障工程

  零故障是一个真实、严谨、细致的工程。在故障诊断过程中,基于先验的标准或边界值,使用仪器测试,或以人自身的安全意识为主要目标检查,对关键部件进行检查,发现设备存在的潜在问题。在此基础上,及时、明确设备维修时间,并采取相应措施防止设备故障。

  四.机械故障诊断在新疆石化公司设备管理中的实证研究

  4.1 新疆石化公司总体概况

  乌石化于1975年建厂,目前已发展成为一个集炼油、化肥、化纤于一体的现代化石油化工联合生产企业。 1999年6月,乌石化作为中国石油天然气集团公司首批改制试点企业之一,重组成立了乌鲁木齐石化公司。

  公司下设炼油厂、化肥厂、化纤厂、热电厂、净化水厂、原料处、经销公司、科研所、新峰公司等10个二级单位,公司机关有13个处室。炼油厂共有13套主要生产装置,原油一次加工能力为550万吨/年。化肥厂为全国最大的氮肥生产基地之一,有4套主要生产装置及相配套的公用工程系统。化纤厂现有氧化、聚酯、涤纶短纤等3套主要生产装置,是西北地区目前最大的化纤生产企业。热电厂属汽电联产型,有三炉三机,产汽900吨/小时,发电能力达到10万千瓦·时。

  乌石化公司于2002年在中石油系统内率先通过质量、职业健康、环境三项管理体系整合认证,构筑起了具有乌石化公司特色的QHSE管理体系。目前公司可生产9大类56种石油化工化纤产品,具有较强的资产和技术优势。

  建厂以来,乌石化曾先后荣获“全国“五·一”劳动奖状”、“ 全国环境优美工厂”、“ 全国绿化先进单位”、“ 全国质量效益型先进企业”等荣誉。

  4.2 点检制模式的新疆石化公司机械故障诊断体系的评价

  所谓点检系统是指以点检为中心的设备管理和维护系统。虽然每个企业的点检系统不同,但仍有一些方法可供参考,如“五层保护线”和“三合检验系统”。三一考试制度是指定期的现场检查工作的员工,专业技术人员统计的精确性和定期检查,和五层保护线指的是post操作人员日常理货的第一层保护,定期检查。现场检测被认为是保护线的第二层,作为保护线的第三层。在上述内容的基础上,通过趋势管理机器与技术诊断相结合的方法,观察了上述点检系统存在的问题。找出原因后,采取相应措施,这方面的内部能力是第四层保护线,每年或半年是正确的。应用精度测试是第五层保护线。在实际应用中,点检器可以通过科学仪器进行抽查,提高现场测试的准确性和可靠性。同时,根据检修状态,在一定程度上,旋转设备的应用可以保持良好的状态。通过清晰的故障定位,大大提高了维修的针对性,有效地避免了残留的维护,为维修模式的改进奠定了基础。

  4.3可靠性维修模式的新疆石化公司机械故障诊断体系的评价

  在生产过程中,卷烟机的振动和振动值超过了标准,严重影响了机组运行的安全性和可靠性。在这种情况下,企业使用频谱分析仪收集生产现场的频谱分析数据。从收集的数据来看,设备出现了。造成这种现象的主要原因是燃气轮机转子的动态不平衡。鉴于此,决定实施设备动态平衡技术。该技术是将平衡校正技术应用于生产现场旋转设备振动分析和平衡校正技术的方法之一。具体实现过程是:首先做出不同质量螺旋密封垫生产,启动设备,得到初始值的振动,根据相应的公式计算测试重量,螺钉,然后两个,和测试,然后将测试板耦合螺钉位置,然后测试垫片连接螺钉的位置。接下来,按照上面的步骤重复这个循环,直到设备振动到初始值。通过这种机械故障诊断方法,取得了很好的效果,目前设备的运行仍很稳定。

  4.4两种模式比较

  首先,通过实际应用,现场检测系统使用的设备相对简单,一般适用于中小型设备的管理和维护。重点是设备的日常管理和设备在可靠性维修管理模式中的应用。精密,先进,一般适用于大型设备管理。其次,虽然该方法的原理和概念不同,但在评价过程中得到的结论基本相同。与可靠性维修管理模型相比,点检系统是一个常见的问题,不需要工程师或相关专家的参与。系统的主要功能是数据采集,为其可靠性的维护和管理提供了信息。这两种方法在一定程度上相互补充,有效地解决了设备的问题。

  五.以机械故障诊断为基础,提升设备管理水平对策研究

  5.1 机械故障诊断存在的问题

  近几年石油炼化企业在机械设备故障诊断管理方面虽然取得了比较大的进步, 但是,还存在这许多不足之处,与先进国家的同类型炼化石油企业相比,还存在着 较大差距。具体表现在以下几个方面:

  机械设备故障诊断缺乏系统化管理

  机械设备的诊断和管理缺乏统一有效的管理程序。分散分系统不能有效组织,整体运行效率不高。目前,在更高的水平上没有有效的维护和维护组合。设备管理有许多死胡同。

  设备维修管理体制不健全,严重影响着故障诊断的整体效果

  点检制和可靠性维修有其优点和缺点。任何一方都有不同的负面影响。例如,在现场检查系统中,大型设备的管理存在许多漏洞,给安全风险带来了许多隐患。如果我们更喜欢可靠性维修管理,那么中小型设备的管理就会被忽略,也会带来隐患。因此,有必要建立以点检系统和可靠性维护相结合的养护管理系统,实现大中型和小型设备的综合管理。综合运用一般方法和复杂的方法,可以有效地诊断和评价各设备的运行状态,有利于预防性维修的管理。

  对实现全员生产维修零故障工程认识不够,未能真正给以重视

  主要原因是传统的心理模型没有完全改变。传统上,人们认为“设备会失灵”。很难接受“设备故障”和“零故障”的新概念。至于中国的炼油化工行业,这还不足以了解零故障工程的全部生产和维护。一些商业领袖甚至认为这是不可能实现的,因此根本没有足够的关注。因此,实现零生产总量合同的任务是艰巨的,需要国家、社会和个人共同努力。

  因此,实现全员生产维 修零故障工程的任务还非常艰巨,需要国家、社会和个人的共同努力。

  5.2 提升设备管理水平的对策及建议

  1.实现机械故障诊断系统化管理

  机械故障诊断系统化管理的实现需要将各种控制方法有效地结合在一起,实现 最优组合。所谓控制法,具体说来,它是指在一个控制系统中,施控主体通过一定 的信息流动与变换的方式,使被控客体能够按照给定的目标运行的一种方法。

  2.建立点检制和可靠性维修相结合的设备维修管理模式

  由于点检制采用的仪器相对简单,适合于中小型设备的管理,以可靠性为中心 的维修采用的仪器较为高级、精密,适用于大型设备的管理,所以应将它们有机地 结合在一起,形成点检制和可靠性维修相结合的设备维修管理体制。

  3.实现全员生产维修零故障工程

  我们说故障是冰山的顶峰,也就是说故障是设备暴露出的问题,而大量的问题 是隐蔽的、潜在的,尚未形成功能故障。就像冰山藏在水中的部分。中国有句俗话: “蝼蚁虽小,可以毁掉万里长堤”,因此我们不可以忽略一时的过错而造成更大的错误。

  结语:

  通过以上论述,可以得出如下结论:

  机械设备维修管理离不开机械故障诊断 根据故障诊断的结果,提出控制故障继续发展和消除故障的调整、维修、治坤 的对策和措施,并加以实施,最终使设备复原到正常状态。从改革维修体制的角度,为从当前普遍采用的定期维修分式逐步过渡到视什维修和状态维修分式提供依据, 促使设备管理、维修工作上升到一个新的水平。

  提高机械设备管理水平离不开机械故障诊断 现代科学技术和现代化管理是提高经济效益的决定性因素,是促使我国经济走 向新的成长阶段的主要支柱。“管好、用好、修好”设备,不仅是保证简单再生产的 必要条件,而且对提高企业经济效益,推动国民经济持续、稳定、协调地发展,有 着极其深远的意义。而机械设备状态监测与故障诊断则是提高机械设备管理水平的 一个重要组成部分。

  为了避免重大事故的发生,为了减少事故的危险性,需要引入现代工业生产水平的提高,引入故障诊断的概念,现代设备的结构越来越复杂,功能越来越完善,自动化程度越来越高。因此,设备的影响大大增加,有时不仅造成巨大的经济损失,而且还带来灾难性的事故,后果严重。为此,研制了机械设备状态监测与故障诊断系统,并对设备进行了有效、合理的实施。为了防止事故的发生,避免事故的发生具有重要的意义。

  现代设备管理需要引进先进的理论和方法。现代设备管理理论主要集中在降低设备寿命周期成本和提高设备效率。在生产实践中,将能量投入到维修管理的改进中,提出了维修管理、可靠性维修管理和零故障项目管理。通过这些方法和有机结合的应用,我们可以改进企业设备管理,最终实现设备归零。失败并非不可能。

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