石生福

（兰州石化设备维修公司，甘肃兰州　730060）

　　摘　要：电动机是炼油化工装置中Z主要的原动力和驱动设备，针对电动机在运行过程中出现的各种故障，介绍了目前状态监测的发展概况，通过简述状态监测在电动机维护中的实际应用经验，以及取得的显著效果，说明电动机状态监测在电动机维护中所起的重要作用。

　　关键词：电动机；状态监测；预知维修

　　1　引言

　　炼油化工工业中，大量使用各类电动机，其运行好坏直接影响装置的生产。如能减少电动机故障，将电动机运行时间延长就等于在不进行设备投资的情况下提高了生产能力，因此提高各类电动机运行的可靠性对实现装置的连续生产不可缺少。某公司维护电动机8000多台，每年处理的各类故障800多台次，每年都有数次重要电动机在运行时突然出现故障而导致生产波动，给企业造成了巨大的经济损失。

　　电动机的故障诊断和维护与电机本身一样由来已久。对于电动机故障的诊断，在实际工作中，不能排除依靠工人的经验，如手摸、耳听等经验诊断方法，但这种经验诊断法属于个人主观性的判断，电动机的故障现象比较复杂，要求维修人员具有较高技术水平与经验，才能发现和判断。用经验诊断法去诊断电动机故障的诊断方法有待完善。在实际工作中，企业为避免电动机在运行中发生故障，往往规定维护人员每月完成电动机检修台数指标（计划检修），这样难免出现过修现象，增加了设备成本和人工成本。

　　2　状态监测概述

　　状态监测能实现设备在带负载运行、不停机的情况下，通过使用先进的技术手段对设备状态参数监测和分析，判断设备是否存在异常或故障，故障的部位和原因以及故障的劣化趋势，以确定合理的检修时间和方案^[1]。这门技术已在一些产业部门和技术领域得到迅速发展并取得了很大成效，促进了设备维修体制的一次变革，使设备维修体制由传统的事后维修和预防维修方式，逐步变为预知维修（或状态维修）。由此减少了事故停机损失，提高了设备运行的可靠性，降低了维修费用。

　　设备维修体制经历了事后维修、以时间为基准的维修（计划检修）和以运行状态为基准的维修（状态维修）三个阶段。计划检修由于是无条件定期维修，因而存在过度维修的问题，会造成不必要的浪费。而状态维修是通过诊断设备状态，根据诊断结果实施设备维修，是Z佳维修方法。状态维修能有效实施的前提条件就是对设备状态的诊断结果要准确可靠。当前进行状态监测的手段，比较普遍的方法是电动机振动分析。振动分析是通过对振动信号的处理来判断电动机运行情况（主要是轴承的磨损状态），它能较准确地诊断出故障的类型和部位，以及初期故障的发展趋势，为检修计划的制订提供了可靠的依据。

　　3　状态监测的基础工作

　　自2005年开始某公司使用卡式便携式振动分析仪进行电动机状态监测工作。监测工作经历了制定监测标准、员工培训、现场设备基础数据的收集、数据库的建立、设备状态监测故障判断等几个阶段，逐步完善了电动机状态监测所需的人员、监测电动机的优选、数据积累和监测制度等一系列工作。

　　3.1制定监测标准

　　长期电动机维护发现，电动机主要故障是轴承故障（占总故障的50%以上），因此，监测的重点就是电动机的轴承运行情况。据此制订相应标准：①设置固定测点。测量点要尽可能选择在轴承的负载区，测量点要选择冲击波能够直线传播到达的位置，避开零件和零件之间的边界面或有空腔的部位；保证传感器探头与测点有良好的接触、传感器探头的球面半径要小于测点所在设备的曲率半径，测点一旦选定应做上标记；②进行趋势分析。在实际监测中发现，电动机轴承的运转状态在其使用过程中有一定的规律性，并且重复性非常好。依据设备历史数据绘制出设备状态变化曲线，真实准确反映滚动轴承振动状态，在轴承分贝（dB）值和滚动轴承Def特征值失效的情况下，进行趋势分析是我们一种非常好的方法；③轴承状态监测一定要专人负责，严格定时测量、正确测量、真实记录。必须按照“五定”制度定人、定路径、定时、定设备、定测点巡检，每天须按照巡检路线图，按照规定的监测时间对装置重要电动机定测点监测，不得漏测或延期，人员要能互补，确保监测工作不停顿。

　　3.2员工培训

　　状态监测人员必须了解和掌握电动机的工作原理、结构特点、故障维修内容、维修历史；了解和掌握设备诊断技术、状态监测设备的性能、使用及配套软件使用等；监测数据的分析方法，典型案例数据等。根据需要，对人员进行了培训。

　　3.3监测对象的选择

　　监测对象优选要有一定的指导原则，相关技术人员根据所使用的监测仪器的技术性能，依据现场情况选择大功率、故障率较高、装置中比较关键和没有备机的电动机作为监测对象。目前，监测共计400多台重要电动机。

　　3.4基础数据库的建立

　　监测对象确定好之后的一项必不可少的工作就是设备运行基础数据的收集、积累，这是因为不同型号的电动机在不同的环境中运行状态不一样。我们将电动机参数与初次运行的监测数据（包括检修后的初次运行）一并输入到数据库，为将来数据分析、故障判断提供比较依据。

　　4　状态监测在电动机维护中的典型应用

　　通过故障频次分析，发现电动机故障主要集中在轴承缺油、轴承损坏及轴承跑套等故障。经过几年的监测工作，逐步整理、总结出了电动机发生以上典型故障时的数据特征。

　　目前某公司所使用的是日本IMV公司生产的VM-2004Neo卡式便携式测振仪，它体积小，重量轻，以电动机振动为数据，进行频谱分析、时域波形分析，Z重要的是可以利用包络加速度（E₃值）判断轴承故障。加速度包络是一种专门针对轴承故障所产生的高频冲击信号进行处理的技术，它对轴承的早期磨损及故障敏感。通过对特定电动机连续时间内E₃值的趋势分析，我们就可以很容易的看出看出资HI轴承磨损情况，Z终决定检修时间。

　　表1为2009～2010年监测出的电动机故障，根据故障及时安排了检修，避免了重大故障的发生。两年内未发生电动机抱轴故障。

　　4.1轴承缺油案例

　　轴承缺油时，发热可能不明显，但都会有摩擦噪声，振动频率会在高频段有反映，尤其是加速度。可能会出现一些带有谐频的峰值，也可能没有，一般特征是整个背景能量抬高（见图1）。但加油之后会明显下降或消失（见图2），若这些峰值下降不明显可能就已经不是单纯的缺油问题了。另外可能有的轴承本身保持架比较松，稍一缺油就会发生这种现象，但如果任其发展则会进一步发生滚珠或滚道损伤。

　　4.2轴承故障案例

　　某加氢装置重要电动机监测包络加速度E₃值（见图3）在2009年底到2011年初两年的时间里出现了两次在100以上的值，检修该电动机均发现前端轴承损坏（见图4）。由此可以说明此电动机的检修临界E3值即在100左右。

　　4.3跑套故障案例

　　某电动机轴伸端振动频谱图（见图5）频谱中出现了一倍频及其谐波，同时出现了非整数倍频，据分析是轴承外圈故障频率及转速边带，因此，可判断为轴承外圈与轴承室有相对转动，电动机轴承跑外套。

　　5　状态监测做出的贡献

　　5.1防止设备的过度维修

　　在过去的设备检修规程中要求设备一年中修一次，后来新的规程把中修和大修归并成一类，统称为大修^[2]，而且对时间没有做出具体规定，为设备检修周期确定带来了困难，同时生产装置的平稳生产要求不断提高，对设备的完好提出了很高的要求，这时不可避免的就出现了大量设备过度维修。在实际工作中，企业规定维护班组每月完成电机检修台数指标，难免存在提前结束电动机轴承的寿命周期（8000h以上），增加了设备成本和人工成本。从2005年开始使用状态检测技术以来，上述的问题就迎刃而解，设备是否需要检修的依据就是监测数据，监测数据就是检修的Z好标准，有效地延长了电动机检修周期，防止了设备的过度维修。

　　5.2防止设备的事后维修

　　电动机的故障现象比较复杂，这就要求巡检人员具有较高故障判断能力，才能及时发现轴承故障。但是在实际工作中，还是会经常发生电动机轴承损坏但没有及时发现，造成电动机轴承抱轴、电动机线圈崩烧事故，这时就只能在事故发生后进行设备的抢修，同时影响生产装置的正常生产。通过使用状态检测技术，就能及时、准确的发现带病运行的设备，做到对设备进行预知维修。

　　5.3实时监测设备轴承润滑情况

　　在多年的设备检修维护中，电动机的轴承润滑不良造成的设备故障占到设备总故障率的50%左右。在以前日常的维护工作中，依靠定时定量的对设备加注润滑油脂，不一定能满足轴承的润滑要求。通过使用状态检测技术，可以及时、准确的监测到设备轴承润滑情况，保证轴承润滑良好，延长轴承的使用寿命。

　　6　状态监测的发展方向

　　近几年，公司提出了以状态监测为依据的可靠性维修的新理念，为了实现这个目标，必须在现有的基础上逐年加大状态监测的力度，监测范围已经由开始的200多台增加到了400多台，监测人员以及监测设备也有所增加，并且状态监测已经成为了每一位电动机检修技术人员的必修课。全厂8000多台电动机，5%的关键机组使用在线监测设备进行监测，10%的重要电动机实施固定的离线监测，做到每周监测2次；其它电动机在巡检人员初步判断有故障时进行离线监测，Z终实现由电动机状态监测结果决定电动机是否维修的状态维修体系。

　　7　结语

　　经过几年的努力，电动机监测数据库已经比较完善、详实，可以准确预判设备的运行状态，较好的做到了设备的预知维护和检修，有效地减少了设备的抢修台次，大幅降低了检修人员的劳动强度，同时减少了设备检修费用。从几年设备运行、维护、检修的情况来看，电动机状态监测已经成为电动机维护的必要手段，随着监测设备的不断更新，监测人员技术的不断提高，Z终实现以状态监测为依据的可靠性维修，为炼化装置安、稳、长、满、优运行提供有力保障。

　　参考文献：

　　[1]陈长征，胡立新，等.设备振动分析与故障诊断技术[M].北京：科学出版社，2007.

　　[2]曹湘洪.石油化工设备维护检修规程[M].北京：中国石化出版社，2004.

来源：《机械研究与应用》