圖片來(lái)源 ：嘉和科技

　　泵作為常用的機(jī)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(gè)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(jī)、風(fēng)機(jī)、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(jī)泵設(shè)備安全、長(zhǎng)周期、穩(wěn)定運(yùn)行顯得十分重要。

　　機(jī)泵設(shè)備的常規(guī)檢修都是在運(yùn)行異常或者設(shè)備故障時(shí)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(huì)大幅度提高設(shè)備維修效率，同時(shí)也可以有效避免設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的非計(jì)劃性停機(jī)，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(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，機(jī)泵作為石化行業(yè)常見的工業(yè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)，故障診斷也是目前機(jī)泵類設(shè)備智能化發(fā)展的方向之一。

　　通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，進(jìn)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(jì)運(yùn)行的水平，提高設(shè)備的運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低整體運(yùn)維成本。

　　本文主要從機(jī)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(jí)、故障類型次數(shù)、同一設(shè)備故障次數(shù)等）在機(jī)泵設(shè)備管理方面應(yīng)用的可行性，通過(guò)分析機(jī)泵（組）的診斷數(shù)據(jù)，來(lái)確定設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)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(shí)提升企業(yè)管理的水平。

　　機(jī)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(jī)、電機(jī)等，對(duì)這些設(shè)備的日常維護(hù)，目前主要依賴人的定時(shí)巡檢，通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中軸承溫升，振動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行檢查，進(jìn)一步判斷設(shè)備是否運(yùn)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(jī)封壓蓋和潤(rùn)滑油溫升，主要是軸承溫升，軸承對(duì)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(guò)高，會(huì)增加泵工作的不可靠度。

　　2 振動(dòng)

　　引起離心泵振動(dòng)的原因有很多，主要來(lái)自外部因素和泵自身兩個(gè)方面，關(guān)于外部因素，主要是因?yàn)楸冒惭b時(shí)管口載荷過(guò)大，安裝基礎(chǔ)不平或強(qiáng)度不夠，運(yùn)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(dòng)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(jì)不合理引起的水力振動(dòng)。

　　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(jī)或有變頻柜的工作場(chǎng)合，用來(lái)判斷轉(zhuǎn)速對(duì)泵性能（流量和揚(yáng)程）的影響。

　　設(shè)備維護(hù)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(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)采集，設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)對(duì)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(gè)方面：

　?、?人工巡檢測(cè)量量（如振動(dòng)、溫度）不能形成直觀的機(jī)組狀態(tài)運(yùn)行趨勢(shì)圖，數(shù)據(jù)挖掘深度不夠，無(wú)法最大化設(shè)備采集數(shù)據(jù)的價(jià)值。

　?、?設(shè)備運(yùn)行健康狀態(tài)無(wú)法實(shí)時(shí)知曉，突發(fā)狀況無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

　?、?備件管理量大，庫(kù)存占有率高，管理成本高。

　?、?運(yùn)維管理模式效率低，對(duì)人依賴程度大。

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

　　機(jī)泵設(shè)備智能化發(fā)展的必要性 

　　隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，工業(yè)企業(yè)對(duì)健康、環(huán)保、安全等方面的要求越來(lái)越高。石油石化行業(yè)設(shè)備的安全與可靠運(yùn)行也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。數(shù)十年來(lái)，其維護(hù)方式多為被動(dòng)式維護(hù)（設(shè)備已經(jīng)失效，進(jìn)行事故后維修）或預(yù)防性維護(hù)（通過(guò)采取適當(dāng)?shù)拇胧?，如提高?qiáng)度等控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，從而防止設(shè)備發(fā)生故障），未來(lái)對(duì)機(jī)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(gè)方面：

　　01 企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要

　　在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(guó)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(dòng)商業(yè)模式創(chuàng)新，促進(jìn)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(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行的需要

　　隨著人工智能的出現(xiàn)，預(yù)測(cè)性維護(hù)將成為一種趨勢(shì)，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(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在發(fā)生不可逆的故障或停機(jī)之前得到準(zhǔn)確的診斷、確定維護(hù)和保養(yǎng)時(shí)間、提高設(shè)備運(yùn)行可靠性并延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行周期和壽命，而且還可根據(jù)實(shí)際情況或需要，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行方式、提高運(yùn)行效率、降低運(yùn)營(yíng)成本。

　　03 安全、綠色、高效生產(chǎn)的需要

　　石油石化作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(diǎn)內(nèi)容，要實(shí)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(yùn)行、設(shè)備低能耗工作、設(shè)備高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化是保障石化工業(yè)實(shí)現(xiàn)安全、綠色、高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

　　機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù) 

　　目前機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)主要通過(guò)數(shù)據(jù)集成、建模分析、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的精準(zhǔn)掌握、預(yù)測(cè)受損零部件壽命、更短的時(shí)間內(nèi)對(duì)問(wèn)題針對(duì)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(tái)

　　采集的主要數(shù)據(jù)是設(shè)備運(yùn)行的振動(dòng)、溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)在機(jī)泵設(shè)備上安裝溫度、振動(dòng)傳感器，實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行的溫度振動(dòng)值（主要是軸承處振動(dòng)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(guò)對(duì)采集數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，得到泵運(yùn)行的健康狀況，進(jìn)而有針對(duì)性的對(duì)泵進(jìn)行診斷，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)。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(jī)泵上安裝便攜式傳感器，用來(lái)采集相應(yīng)數(shù)據(jù)（如：軸承溫度、泵振動(dòng)值等），傳感器可以采用有線或無(wú)線智能傳感器，近幾年無(wú)線傳感器技術(shù)已相對(duì)成熟，無(wú)線傳感器具有安裝便捷、快速等特點(diǎn)，結(jié)合設(shè)備的重要性和安裝條件，可以綜合考慮無(wú)線傳感器與有線傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

　　數(shù)據(jù)傳輸

　　對(duì)于無(wú)線傳感器，一般設(shè)計(jì)內(nèi)置信號(hào)卡，在基站15KW范圍內(nèi)都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸www.cechina.cn，當(dāng)前5G的普及無(wú)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(huì)以更快的速度傳輸至服務(wù)器。對(duì)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(guò)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(jìn)行分析存儲(chǔ)。

　　應(yīng)用支撐

　　應(yīng)用支撐主要是為智能監(jiān)測(cè)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(duì)于設(shè)備監(jiān)測(cè)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(bào)警預(yù)警、數(shù)據(jù)可視、能耗監(jiān)測(cè)、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(duì)采集的數(shù)據(jù)（軸承溫度、泵振動(dòng)等）進(jìn)行分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，得到變化圖譜，以振動(dòng)為例，主要對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成波形圖和頻譜圖進(jìn)行分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，得到具體引起振動(dòng)的原因，有針對(duì)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(dòng)趨勢(shì)圖

　　故障診斷

　　機(jī)泵常見故障之一就是振動(dòng)，引起振動(dòng)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(jī)的數(shù)據(jù)中通過(guò)算法搜索或提取隱藏于其中的潛在有用的信息和知識(shí)的過(guò)程，是一種能夠智能的自動(dòng)的將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有用信息和知識(shí)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 

　　① 設(shè)備管理：

　　通過(guò)設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，幫助設(shè)備管理者從多維度全方面的了解設(shè)備運(yùn)行的現(xiàn)狀，通過(guò)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(tái)

　　主要包括電子商務(wù)、客戶關(guān)系管理等?？梢杂脭?shù)據(jù)挖掘發(fā)現(xiàn)電子商務(wù)客戶的共性和個(gè)性的信息、獨(dú)立和關(guān)聯(lián)的信息、現(xiàn)實(shí)和預(yù)測(cè)的信息等，所有這些信息經(jīng)過(guò)分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，能對(duì)客戶的消費(fèi)行為等做出統(tǒng)計(jì)和分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，為管理者提供決策依據(jù)。

　　③ 運(yùn)維：

　　通過(guò)對(duì)歷史時(shí)間序列數(shù)據(jù)的挖掘、分析ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)及其帶來(lái)的影響。

　　智能監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值 

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推進(jìn)，對(duì)工業(yè)行業(yè)發(fā)展帶來(lái)巨大改變，管理模式、設(shè)備維護(hù)方式都需要迎合新時(shí)代發(fā)展的要求，智能監(jiān)測(cè)、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(duì)石化行業(yè)機(jī)泵設(shè)備的管理帶來(lái)的價(jià)值主要有以下幾個(gè)方面：

　　① 設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，采集數(shù)據(jù)形成直觀報(bào)表，方便設(shè)備管理，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行深層次挖掘，最大程度發(fā)揮數(shù)字所帶來(lái)的價(jià)值。

　?、?減少設(shè)備巡檢人員的投入，降低人員巡檢頻率和風(fēng)險(xiǎn)，將設(shè)備維護(hù)資源重新整合，關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)更有價(jià)值或急需解決的問(wèn)題。

　　③ 精準(zhǔn)掌握全廠設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)設(shè)備緊急調(diào)度的準(zhǔn)確性。

　?、?及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)報(bào)警，可有效減少突發(fā)性停機(jī)事件。

　?、?遠(yuǎn)程故障診斷、定制針對(duì)性維修方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)，降低維修成本。

　　⑥ 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備備件零庫(kù)存管理，降低庫(kù)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(wú)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(jī)泵智能化是市場(chǎng)和企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要，智能化有助于預(yù)測(cè)性維護(hù)、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行、節(jié)省停機(jī)時(shí)間和能源消耗。同時(shí)，通過(guò)更主動(dòng)的預(yù)測(cè)性維護(hù)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(dòng)商業(yè)模式創(chuàng)新，促進(jìn)石化工業(yè)機(jī)泵設(shè)備管理的優(yōu)化提升，工業(yè)設(shè)備智能化趨勢(shì)越來(lái)越明顯，石化行業(yè)機(jī)泵設(shè)備急需做好智能化轉(zhuǎn)型準(zhǔn)備，在新時(shí)代以新的技術(shù)和應(yīng)用呈現(xiàn)使用價(jià)值。