圖片來源 ：嘉和科技

　　泵作為常用的機械設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用在石油石化、有色冶煉、電力、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域，以石油石化廠為例www.cechina.cn，其旋轉(zhuǎn)類設(shè)備（泵、電機、風(fēng)機、齒輪箱等）用量高達(dá)80%以上，如此龐大的設(shè)備使用數(shù)量，確保機泵設(shè)備安全、長周期、穩(wěn)定運行顯得十分重要。

　　機泵設(shè)備的常規(guī)檢修都是在運行異常或者設(shè)備故障時開展的，如果能夠做到在設(shè)備出現(xiàn)故障前就可以知曉設(shè)備故障產(chǎn)生的原因，這將會大幅度提高設(shè)備維修效率，同時也可以有效避免設(shè)備運行過程中的非計劃性停機，減少企業(yè)生產(chǎn)損失。當(dāng)前數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是信息化社會發(fā)展的必然趨勢，機泵作為石化行業(yè)常見的工業(yè)設(shè)備，實現(xiàn)智能監(jiān)測，故障診斷也是目前機泵類設(shè)備智能化發(fā)展的方向之一。

　　通過對設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測，進一步提供故障診斷的依據(jù)，可以在很大程度上提高設(shè)備管理、維修、經(jīng)濟運行的水平，提高設(shè)備的運行的穩(wěn)定性，降低整體運維成本。

　　本文主要從機泵故障診斷技術(shù)應(yīng)用的角度出發(fā)，討論了故障診斷所形成的診斷數(shù)據(jù)（包括設(shè)備健康狀況等級、故障類型次數(shù)、同一設(shè)備故障次數(shù)等）在機泵設(shè)備管理方面應(yīng)用的可行性，通過分析機泵（組）的診斷數(shù)據(jù)，來確定設(shè)備的運行狀態(tài)，并對異常設(shè)備，利用故障診斷技術(shù)，提出可行的維修建議，提高設(shè)備維修效率，同時提升企業(yè)管理的水平。

　　機泵設(shè)備常見故障 

　　石化行業(yè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備主要有：泵、風(fēng)機、電機等，對這些設(shè)備的日常維護，目前主要依賴人的定時巡檢，通過對設(shè)備運行過程中軸承溫升，振動指標(biāo)進行檢查，進一步判斷設(shè)備是否運行正常。泵設(shè)備常見故障有以下幾種：

　　1 溫升

　　包括軸承、密封腔、機封壓蓋和潤滑油溫升，主要是軸承溫升，軸承對泵的轉(zhuǎn)子部件起到支撐作用，因而承受著不同方向的載荷，如果軸承溫度過高，會增加泵工作的不可靠度。

　　2 振動

　　引起離心泵振動的原因有很多，主要來自外部因素和泵自身兩個方面，關(guān)于外部因素，主要是因為泵安裝時管口載荷過大，安裝基礎(chǔ)不平或強度不夠，運行工況偏離允許工況范圍等原因造成的；泵本身原因造成的振動主要原因在：1、鑄造、加工、裝配等原因造成，2、泵體和葉輪設(shè)計不合理引起的水力振動。

　　3 噪音

　　產(chǎn)生噪聲的原因主要是泵發(fā)生氣蝕、軸承損壞、轉(zhuǎn)子部件如口環(huán)、平衡鼓等位置發(fā)生摩擦所引起的。

　　4 泄漏

　　泄漏主要是泵體和泵蓋之間介質(zhì)的泄漏，密封處的泄漏。

　　5 轉(zhuǎn)速

　　多用于變頻電機或有變頻柜的工作場合，用來判斷轉(zhuǎn)速對泵性能（流量和揚程）的影響。

　　設(shè)備維護管理現(xiàn)狀及今后發(fā)展 

　　當(dāng)前的設(shè)備管理主要依賴人對設(shè)備運行參數(shù)采集，設(shè)備出現(xiàn)異常時對設(shè)備維修現(xiàn)狀還是以事后處理為主ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

　?、?人工巡檢測量量（如振動、溫度）不能形成直觀的機組狀態(tài)運行趨勢圖，數(shù)據(jù)挖掘深度不夠，無法最大化設(shè)備采集數(shù)據(jù)的價值。

　?、?設(shè)備運行健康狀態(tài)無法實時知曉，突發(fā)狀況無法準(zhǔn)確預(yù)測。

　　③ 備件管理量大，庫存占有率高，管理成本高。

　　④ 運維管理模式效率低，對人依賴程度大。

　　當(dāng)前設(shè)備管理現(xiàn)狀及今后發(fā)展對比如下圖：

　　機泵設(shè)備智能化發(fā)展的必要性 

　　隨著社會的發(fā)展、科技的進步，工業(yè)企業(yè)對健康、環(huán)保、安全等方面的要求越來越高。石油石化行業(yè)設(shè)備的安全與可靠運行也越來越受到人們的關(guān)注。數(shù)十年來，其維護方式多為被動式維護（設(shè)備已經(jīng)失效，進行事故后維修）或預(yù)防性維護（通過采取適當(dāng)?shù)拇胧缣岣邚姸鹊?span id="rg2xrgp" class="a_b_c_6">控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，從而防止設(shè)備發(fā)生故障），未來對機泵設(shè)備的發(fā)展已呈現(xiàn)出智能化發(fā)展的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　01 企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需要

　　在互聯(lián)網(wǎng)時代的大背景下，商業(yè)模式發(fā)生了巨大的變化。傳統(tǒng)制造業(yè)為了生存和發(fā)展，企業(yè)必須由單一制造商向服務(wù)商轉(zhuǎn)型。《中國制造2025》明確提出：要加快制造與服務(wù)的協(xié)同發(fā)展，推動商業(yè)模式創(chuàng)新，促進生產(chǎn)制造向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變——就是由單一產(chǎn)品制造向用戶提供一整套系統(tǒng)解決方案。

　　02 設(shè)備長期、穩(wěn)定運行的需要

　　隨著人工智能的出現(xiàn)，預(yù)測性維護將成為一種趨勢，并成為制造商和用戶所追求的終極目標(biāo)。人工智能不僅可以使設(shè)備使用方、設(shè)備制造商實時監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，在發(fā)生不可逆的故障或停機之前得到準(zhǔn)確的診斷、確定維護和保養(yǎng)時間、提高設(shè)備運行可靠性并延長設(shè)備運行周期和壽命，而且還可根據(jù)實際情況或需要，優(yōu)化設(shè)備運行方式、提高運行效率、降低運營成本。

　　03 安全、綠色、高效生產(chǎn)的需要

　　石油石化作為我國經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，安全、綠色、高效生產(chǎn)一直是石化工業(yè)發(fā)展所關(guān)注的重點內(nèi)容，要實現(xiàn)安全、綠色、高效生產(chǎn)，在設(shè)備管理方面就必須做到設(shè)備的安全運行、設(shè)備低能耗工作、設(shè)備高效運行，實現(xiàn)設(shè)備的智能化是保障石化工業(yè)實現(xiàn)安全、綠色、高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

　　機泵狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù) 

　　目前機泵狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)主要通過數(shù)據(jù)集成、建模分析、物聯(lián)網(wǎng)和云計算等大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的精準(zhǔn)掌握、預(yù)測受損零部件壽命、更短的時間內(nèi)對問題針對性解決提供了技術(shù)支持。

圖：工業(yè)物聯(lián)大數(shù)據(jù)平臺

　　采集的主要數(shù)據(jù)是設(shè)備運行的振動、溫度數(shù)據(jù)，通過在機泵設(shè)備上安裝溫度、振動傳感器，實時采集設(shè)備運行的溫度振動值（主要是軸承處振動數(shù)據(jù)），將采集數(shù)據(jù)傳輸至云端服務(wù)器或者本地服務(wù)器，經(jīng)過對采集數(shù)據(jù)的計算和分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，得到泵運行的健康狀況，進而有針對性的對泵進行診斷，實現(xiàn)預(yù)測性維護。技術(shù)應(yīng)用典型架構(gòu)圖如下：

圖：典型架構(gòu)

　　數(shù)據(jù)采集

　　在機泵上安裝便攜式傳感器，用來采集相應(yīng)數(shù)據(jù)（如：軸承溫度、泵振動值等），傳感器可以采用有線或無線智能傳感器，近幾年無線傳感器技術(shù)已相對成熟，無線傳感器具有安裝便捷、快速等特點，結(jié)合設(shè)備的重要性和安裝條件，可以綜合考慮無線傳感器與有線傳感器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

　　數(shù)據(jù)傳輸

　　對于無線傳感器，一般設(shè)計內(nèi)置信號卡，在基站15KW范圍內(nèi)都可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸www.cechina.cn，當(dāng)前5G的普及無疑為互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)上的普及增添了更有利的條件，數(shù)據(jù)將會以更快的速度傳輸至服務(wù)器。對于有線傳感器，則用線連接傳感器與網(wǎng)關(guān)/采集器，數(shù)據(jù)再通過網(wǎng)絡(luò)手段從網(wǎng)關(guān)/采集器傳輸至服務(wù)器，不論哪種采集方式，從底層設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)都需要網(wǎng)絡(luò)傳輸才能夠到達(dá)中心服務(wù)器進行分析存儲。

　　應(yīng)用支撐

　　應(yīng)用支撐主要是為智能監(jiān)測系統(tǒng)提供業(yè)務(wù)支撐，包括物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)共享、通信調(diào)度等。結(jié)合行業(yè)企業(yè)對于設(shè)備監(jiān)測的需要，構(gòu)建滿足常態(tài)和非常態(tài)業(yè)務(wù)需要，包括任務(wù)工單、數(shù)據(jù)整合、報警預(yù)警、數(shù)據(jù)可視、能耗監(jiān)測、物聯(lián)網(wǎng)接入、設(shè)備管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用。

　　數(shù)據(jù)分析

　　對采集的數(shù)據(jù)（軸承溫度、泵振動等）進行分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，得到變化圖譜，以振動為例，主要對收集的數(shù)據(jù)進一步轉(zhuǎn)化成波形圖和頻譜圖進行分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，得到具體引起振動的原因，有針對性的提前采取預(yù)防措施。

圖：軸心軌跡圖、波形圖、頻譜圖

圖：多棒值圖、振動趨勢圖

　　故障診斷

　　機泵常見故障之一就是振動，引起振動的可能原因有以下幾種：

　　數(shù)據(jù)深層次挖掘

　　數(shù)據(jù)挖掘是指從大量的、模糊的、隨機的數(shù)據(jù)中通過算法搜索或提取隱藏于其中的潛在有用的信息和知識的過程，是一種能夠智能的自動的將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有用信息和知識的技術(shù)及工具。

　　數(shù)據(jù)挖掘在工業(yè)企業(yè)中的典型應(yīng)用 

　?、?設(shè)備管理：

　　通過設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，幫助設(shè)備管理者從多維度全方面的了解設(shè)備運行的現(xiàn)狀，通過數(shù)據(jù)讓設(shè)備管理者做出更合理的決策，幫助企業(yè)提升生產(chǎn)管理效率。

　?、?商務(wù)：

圖：系統(tǒng)后臺

　　主要包括電子商務(wù)、客戶關(guān)系管理等。可以用數(shù)據(jù)挖掘發(fā)現(xiàn)電子商務(wù)客戶的共性和個性的信息、獨立和關(guān)聯(lián)的信息、現(xiàn)實和預(yù)測的信息等，所有這些信息經(jīng)過分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，能對客戶的消費行為等做出統(tǒng)計和分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，為管理者提供決策依據(jù)。

　?、?運維：

　　通過對歷史時間序列數(shù)據(jù)的挖掘、分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，預(yù)測未來一段時間內(nèi)的發(fā)展趨勢及其帶來的影響。

　　智能監(jiān)測診斷技術(shù)的應(yīng)用價值 

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推進，對工業(yè)行業(yè)發(fā)展帶來巨大改變，管理模式、設(shè)備維護方式都需要迎合新時代發(fā)展的要求，智能監(jiān)測、遠(yuǎn)程診斷技術(shù)在石化行業(yè)的應(yīng)用，必將為行業(yè)發(fā)展起到助推作用。

　　新技術(shù)應(yīng)用，對石化行業(yè)機泵設(shè)備的管理帶來的價值主要有以下幾個方面：

　　① 設(shè)備運行數(shù)據(jù)實時采集，采集數(shù)據(jù)形成直觀報表，方便設(shè)備管理，同時對數(shù)據(jù)可以進行深層次挖掘，最大程度發(fā)揮數(shù)字所帶來的價值。

　　② 減少設(shè)備巡檢人員的投入，降低人員巡檢頻率和風(fēng)險，將設(shè)備維護資源重新整合，關(guān)注現(xiàn)場更有價值或急需解決的問題。

　?、?精準(zhǔn)掌握全廠設(shè)備運行狀況，實現(xiàn)設(shè)備緊急調(diào)度的準(zhǔn)確性。

　?、?及時發(fā)現(xiàn)隱患，設(shè)備運行異常時報警，可有效減少突發(fā)性停機事件。

　　⑤ 遠(yuǎn)程故障診斷、定制針對性維修方案，實現(xiàn)設(shè)備預(yù)測性維護，降低維修成本。

　?、?實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備備件零庫存管理，降低庫存管理成本，資金占用。

　?、?避免因設(shè)備緊急停車，致使生產(chǎn)無法正常而造成的意外損失。

　　總結(jié) 

　　隨著人工智能、5G技術(shù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的普及和應(yīng)用推廣，機泵智能化是市場和企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需要，智能化有助于預(yù)測性維護、優(yōu)化系統(tǒng)運行、節(jié)省停機時間和能源消耗。同時，通過更主動的預(yù)測性維護模型，增加設(shè)備壽命和操作安全性，還要加快制造與服務(wù)的協(xié)同發(fā)展，推動商業(yè)模式創(chuàng)新，促進石化工業(yè)機泵設(shè)備管理的優(yōu)化提升，工業(yè)設(shè)備智能化趨勢越來越明顯，石化行業(yè)機泵設(shè)備急需做好智能化轉(zhuǎn)型準(zhǔn)備，在新時代以新的技術(shù)和應(yīng)用呈現(xiàn)使用價值。