基于激光测振的石化企业设备应用与维修研究

杨 明

（上海守安投资控股集团有限公司中石化九江石化检维修项目部，江西九江 332000）

0 引言

随着国内工业生产建设的不断发展，人们对于能源的需求更加迅猛，相关石化企业的物资使用量和需求量也在不断攀升。通过高效率的石化设备来促进化工产业持续高效发展已成为行业主要共识。

依据化工原料的调配、流通、储运等建设特点，石化企业在生产中会用到非常多种类的设备，并且机械设备从功能上往往涉及内容多元，所以在检修维护中也需要从多个方面进行分析。振动是生产实践中广泛存在的物理现象，往往具有破坏性。对机械系统而言，不同寻常的振动产生往往伴随着破坏现象，或者代表着故障的发生。如果这一问题没有被及时处理，往往会使得系统的生产效率、使用寿命降低，甚至会使得机械功能失效，进而造成重大的生产事故。因此，在实际生产中应该降低振动带来的副作用。振动测试也作为一种重要的故障诊断手段而被广泛使用。

在石化企业设备分析过程中，需要切实有效地监测装备来对设备的运行状态进行及时有效跟踪，从而改善后期的维护、改造、报废等各个阶段对应的管理性工作。本文从石化企业的设备运行的常见问题为问题着手，通过激光测振的手段对设备维修做出分析和论述。

1 激光测振原理分析

激光器的核心原理是将一定频率的偏振光进行放射后回收的过程，光线接触物体再返回到制定位置，以期间偏振光耗费的时间来加以计算，得到振动的位移结合时间来分析中间频率的异常与否（图1）。激光器的频率为F0，将光路划分为两路，一为测试组，一为对照组。测量光通过声光调制器来进行对应频移（F）来测试，光路可以通过测试聚焦投射于被测物体表面，物体在振动的过程中会产生较大的多普勒频移（f）。在此系统经过光路传递处理，实现光路的反射与汇聚，这种两束光会在传感器表面位置加以干涉分析，得出F+f 的干涉信息，而这也会将信号的中的位移与速度有效表现出来。

2 石化企业设备的维修要点分析

2.1 石化企业设备运行状态分析

石化行业的生产设备往往是多元化的，其表现形式相比于其他的设备也有较大的差异。在实际运行状态上，通常是具有机械设备操作的复杂性和繁琐性。因为化工基材对于反应和保存条件的要求不同，所以在系统建设中会涉及到较为多元的换热设备、化工原料储存设备、控制信号传输设备等，在石化设备运行过程中，往往涉及到的线路运输是以多元化的阀门以及管道实现控制的，通过各环节的有效连接和搭接，而实现系统合理有效地连续运行。因为石化企业的相关控制元件较为复杂，所以在实际生产过程中通常需要实时进行监控。如果某台设备的运行不正常，会使局部系统出现故障，甚至会在其剩余的环节产生爆炸、燃烧。如果这一问题长期得不到解决而处于高温高压的工作状态，极有可能产生毒害物质，进而危害环境。因此，对石化产业进行相应的点检定修是非常必要的。

图1 激光测振仪的工作原理

2.2 激光测振石化设备的故障特点

2.2.1 设备失效种类不同会表现出不同的频率振动

在激光测振的过程中，设备正常性运转的状态的频率是固定的，然而在其过程中如果设备出现磨损，相应的设备运行的频率也会出现较大不同，并与实际的设备运行状态有较大差别。

（1）在激光测振仪的工作过程中，对于正常—异常—维修后的振动信号会表现出浴盆曲线。其中，中间不稳定的频率就是故障发生中的频率信号，在此原因的分析中会表现出较大的故障频率，可能是零件的失效或者关键部件的磨损，进而会使得整个曲线变化明显即表现出较大的故障率。

（2）在激光测振的故障诊断中，会出现频谱图像表现为断定点的情况，这代表在设备运行中会因为部分零件的失效而使得设备出现空转停机的状况，需要进一步根据其运行状态进行磨损情况检测。根据磨损的情况，在激光测振所表现出的线型磨损的状况，这种现象表现设备的失效状态为持续性的失效。

（3）在频谱表现上，刚开始系统频谱的表现为设备正常运行，而后会出现频率的变化，但经过一段时间又会恢复到一个相对稳定的水平。这种现象可能是设备运行中出现卡顿的现象。设备运行正常的频率也会发生相应改变，其频率的改变也代表着设备的生命周期在此期间所发生的变化，这种频谱变化的趋势往往会处于比较稳定的水平。

（4）某些设备在最初运行过程中，会表现为早期的不稳定现象，而后随着使用的逐渐顺畅，相关频谱趋势也会处于较为稳定的水平。这种现象问题往往是多元性的，首先是在装置正式投入生产的刚开始阶段，在此会因为设备安装调试和具体操作的变化，进而在振动特性上表现出一些异常状况。或者操作人员在设备的安装或调试工作没有符合相应的安装标准，使得整个系统在阶段性的时间内发生运行异常运行的状况。还有就是在设备初期会处于一定的磨合期，所以测振仪所表现的特点也会有较大的差异。

2.2.2 激光测振所表现出的潜在故障可预知性

在激光测振的应用中，除了对常见的故障可以实现诊断以外，还可以对设备运行的未来预期的发展特性故障分析即可通过测振来对先期的状态进行检测和观察，通过频谱的演变分析可有效归纳出设备运行过程中的劣化趋势，专职点检员或维修人员可根据频谱的特点进行故障状态分析，制定定修计划，为后期消除设备故障隐患奠定基础。在设备运行周期内，设备早期运行过程中所表现的故障率往往相对较高，而在其基本稳定之后，相关的系统也会根据设备运行的状态不同而表现系统的整体故障状况也往往较为多元。尤其机械设备在实际过程中所表现的一些较为异常的状况，通过像振动监测往往可以有效地获取。

3 石化企业设备故障的维修模式总结分析

3.1 故障维修特征分析

在明确上述设备故障的基本原因之后，开展后续的故障维修在设备维护上又称为被动维修，这种维修是指石化企业在生产中出现问题而进行的事后维修或修复性维修作业，这种维修往往是最经济的。对于设备在使用过程中所出现的故障维修活动，往往在维修计划上属于非计划性的维修范畴。通过激光测振的分析，可以有效实现两种状态前后的有效对照，进而对故障性的维修原因快速精确定位，及时更换损坏零部件，使设备在短时间可以恢复到正常工作状态。

3.2 预防性维修

通过激光测振的常规性检测，可有效实现预防性维修。在日常检修过程中，通过常态化远距离的预防性巡逻检查，一方面可以较为清晰地总结设备管道的运行状况，另一方面对于已经出现状况的设备可以进行有效的前期方案整理与潜在故障进行排查，在石化企业的设备维修领域也应该以预防为主。这样才能有效保障企业生产的持续有效，在日常点检和专业点检的基础上，对各类设备的多元性功能指标进行有效检修排障工作，使设备以满足作业标准的状态生产。

通过具体的预防性维修措施的开展，使用激光测振仪器对设备的运行实现积极有效地持续维护。在预防性激光测振的维修过程中主要包含的内容有：状态监测、定期检查、紧固和校准、易磨损部件的更换及必要的清洗工作，通过预防性措施的实践可以使设备运行保持较为良好的工作状态，进而最大限度地降低设备在运行中可能出现的故障，保持设备稳定高效运行。

3.3 状态维修

激光远距离测振对于设备的工作状态进行精确检查也非常重要，这也是现代诊断和检测的重要监测建设手段，有利于相关人员迅速有效地掌握设备在整个过程中相关运行状态。再结合设备运行中，不同过程所对应的振动信息也会有所差别，这种信息的多元可以为后期数据拟合和滤波而方便相关人员进行下一步的判断。通过这种精确、科学的监测维修检测手段，更换易损件，恢复设备使用性能，避免故障状态下设备损坏，使石化企业的利益最大化、损失最小化。合理利用设备化参数运行不仅可以将设备进行状态进行精确描述，同时也是当前较为实用的设备故障修理手段。

4 结论

石化企业的生产设备越来越多元化，结合实际生产问题开展工程实践研究，以期通过激光测振对机械设备故障进行分析总结，为石化行业的健康发展发挥作用。本文通过远距离的激光测振方法对石化企业的设备运行状态等进行诊断、监测分析，在服务于故障分析的基础上，也可进一步强化设备的高效化利用。在生产过程中石化企业必须要对设备进行必要维修，如以激光测振为手段进行的设备运行状态分析，目的是保证安全生产、稳定运行，实现设备经济效益最大化。