状态监测技术在裂解炉引风机故障诊断中的应用

吕志坚，肖光宇，马风龙，王传荣

（中石油独山子石化公司设备检修公司乙烯钳工，新疆 独山子 833699）

1 简介

1.1 设备简介

10-U-102是乙烯车间裂解炉炉顶引风机，介质为炉风，介质温度达到95摄氏度，风机结构为悬臂式离心式风机，通过电机直连驱动，电机转速980r/min。设备结构如图1。

图1 风机概貌图

1.2 故障特征

2017年9月21日，10-U-102裂解炉引风机出现声音异常，发出声音的部位在叶轮靠近轴承部位，声音特征为啸叫声并且声音较大。9月22日对其利用BH550离线系统、CMJ-10冲击脉冲仪、VM-63和现场点检进行了故障诊断。

2 故障诊断过程及原因分析

2.1 VM-63检测数据分析（表1）

2.2 BH550振动图谱分析

（1）从图2中可以看出：2218K轴承测点，振动速度通频较小，但振动频率分量中，明显存在近100Hz频率分量，此分量及其倍频分量延伸至2000H2以上，占据通频值几乎全部幅值。时域波形图显示，波形毛躁，波峰波谷呈无规律排列，重复性差。

表1 VM-63检测数据

图2 振动速度波形频谱图

（2）从图3、图4中可以看出：①从加速度波形图可以看到振动幅值非常大，垂直方向大于水平方向，峰值达到82mm/s2，严重超标（标准30mm/s2以下）。②从加速度频谱图中可以清楚看到，存在近似100Hz振动分量及其倍频分量，延伸至数千赫玆，并且1200Hz以下，奇数倍频幅值小与偶数倍频；1200Hz以上，奇数倍频幅值大于偶数倍频，峰值出现在2378.13Hz。

图3 振动加速度波形频谱图

图4 自动寻峰后的加速度频谱图

2.3 轴承故障频率（表2）

表2 滚动轴承故障特征频率

2.4 故障分析诊断

风机振动速度值较小，但联轴器端振动加速度值已超标，非联轴器端加速度值偏大。联轴器端（2218K）及非联轴器端（22218K）虽然故障频率不同，但各测点均存在接近100Hz振动分量及其倍频分量，占据主要振动通频幅值，各测点峰值依次为：2218K测点水平、垂直均在2378.13Hz；22218K测点水平990.63Hz，垂直测点693.75Hz。

根 据 2378.13Hz=24×99.1Hz，990.63Hz=10×99.1Hz，693.75Hz=7×99.1Hz，所有峰值及倍频分量均显示为99.1Hz倍频，与2218K轴承外圈故障频率倍频完全吻合。

CMJ-10冲击脉冲仪测量结果：2218K红区（HR=36，LR=32），22218K 黄 区（HR=22，LR=28）。

2.5 诊断结论

根据BH550检测数据：设备故障频率峰值与轴承2218K外圈故障频率倍频吻合，并且幅值超标，判断轴承2218K（联轴器侧）外圈故障引起加速度超标；22218K检测频率与2218K轴承外圈故障频率吻合，判断22218K（非联轴器侧）无故障，受2218K故障轴承影响，引起加速度值增大。根据CMJ-10检测结果，判断联轴器侧轴承2218K存在故障，风机声音异常，判断由轴承故障引起。

2.6 诊断建议

建议：风机立即停机检修，更换轴承及衬圈。

3 设备解体检修与诊断结果验证

根据状态监测诊断结果与建议，分厂机动迅速决定停炉检修炉顶风机。经过一天半的烧焦和停炉操作，检修人员对裂解炉引风机进行了解体检修，检修重点是检查更换前、后端滚动轴承，检查结果如下：联轴器端轴承2218K外圈滚道磨损严重，出现沟槽（如图5）；沟槽深度较深，轴向分布在轴承外圈滚珠滚道部位，呈连续凹坑状，连续延伸弧长1/3圆周，主要集中在轴承正下方。也验证了垂直加速度远远大于水平加速度的故障特征。

图5 2218K外圈磨损图

4 状态监测技术精准判断设备故障的意义

第一，通过使用状态监测设备对现场设备故障进行诊断，及时准确作出故障判断，有利于生产装置及时作出设备检修计划，安排相应的工艺操作，节省检修停工时间，增加生产效益。第二，及时准确的判断设备故障可以避免设备故障的进一步恶化，减少设备损伤和设备检修难度，节省设备配件费用和检修人力支出。第三，科学利用状态检测技术，评估设备运行状态，诊断设备故障，实现预知维修是设备管理工作的目标。