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预测性维护:离心泵维护方式的未来

发布时间:2021/3/11 9:08:30     作者:     来源:本站

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一台设计制造精良且完全满足现场运行工况要求的高品质产品,如果得不到适当的维护,那么在其整个生命周期内故障的频率将大大增加,而零部件的使用寿命则大大降低。本文将结合工程实际应用经验和现代科技的发展,从常见的现场维护着手,就离心泵维护方式的现状及未来进行探讨,…

一台设计制造精良且完全满足现场运行工况要求的高品质产品,如果得不到适当的维护,那么在其整个生命周期内故障的频率将大大增加,而零部件的使用寿命则大大降低。

本文将结合工程实际应用经验和现代科技的发展,从常见的现场维护着手,就离心泵维护方式的现状及未来进行探讨,并给出个人建议,供广大用户参考。

1. 常见的维护方式

离心泵常见的维护方式有三种:反应式维护、预防性维护和预测性维护。

1.1 反应式维护

设备已经失效,进行事故后维护。传统的维护方式多为反应式维护。

1.2 预防性维护

通过采取适当的措施(如提高强度、加强检测等),以防止设备发生故障。预防性维护还包括各种定期维护,如设备对中、轴承润滑及仪控仪表的检查等。

1.3 预测性维护

预测性维护是指使用数据、机器学习技术和统计算法来预测系统最可能发生的故障结果。分析监控装置收集的设备数据,例如传感器(有线或无线),以便就何时应更换或维护指定的零部件提供一致的预测,从而优化维护成本和停机时间[1]。

预测性维护是基于状态的维护的一个分支,即通过监测设备随时间而变化的状态,以预测何时、何处可能出现问题以及为什么。在产品出现故障、意外停机之前对产品进行维护,这是制造业所追求的终极目标。

2. 维护方式的确定

不同行业、不同工况用泵的维护方式不尽相同。

维护方式主要由泵(在系统中)的重要程度及价值、用户或市场要求等因素决定的。泵的重要程度通常按以下情况来划分。

2.1 重要用泵

通常是指:

1)如果该泵发生故障,将对设备、系统、环境造成灾难性后果或造成重大财产损失。

2)故障的后果是非常危险的,可能会导致严重的不可逆的伤害甚至死亡。

3)没有备用泵。

2.2 较重要用泵

1)如果该泵发生故障,可能会造成一定的经济损失,如生产线停工、泵部分零部件损坏(和/或备件交货期较长)。

2)现场无人看管或看管不便(如海上平台用泵、野外输油泵站等)。

2.3 非重要用泵

在一些不重要的工况中使用的泵,如普通农用泵等。

对于重要、较重要用泵或有特别要求的泵(及系统),通常要进行重点关注和特别维护;而对于非重要用泵,通常只进行相对简单的维护、甚至不需要维护。

以下将就重要、较重要用泵或有特别要求的泵(及系统的)维护方式进行探讨。

3. 维护方式的现状

3.1 国内现状

目前,我国离心泵维护方式基本上为两种:反应式维护和预防性维护。反应式维护主要针对一些普通的、没有安装监测装置的非重要用泵上,如:普通农田灌溉和排涝用泵、冷却循环水泵等。

在石化行业的实际工程应用中,对于很多重要用泵(如高温、高压、高速泵,执行API 610标准[2],以下简称“标准”),通常通过提高强度及可靠性、增加机械保护系统、加强定期日常维护的方式来达到预防性维护。具体措施如:

1) 提高强度及可靠性

标准条款6.3.3 压力泵壳应设计成:

a) 在同时承受最大允许工作压力(及最高工作温度)和表5中列出的作用到每个管口上两倍允许管口负荷的最坏组合情况下,做到运转无泄漏或旋转部件与静止部件之间无接触。

b) 经得住水压试验。

标准附录K.1:给出了OH2和OH3型悬臂式泵的轴刚性的判定原则以及挠性系数L3/D4与泵尺寸因子的关系图。

挠性系数是转子刚度的度量标准。对于某一尺寸因子的悬臂泵,如果其挠性系数位于刚性线之下,则表明该泵为刚性轴设计,满足API泵要求,是安全的;L3/D4越小,转子挠度越小,这有利于提高机械密封的可靠性。如果L3/D4太大,特别是在接近泵关死点位置运行、水力径向负荷过大的地方,可能会造成断轴的风险。

如何提高产品的可靠性?这里有一些指导性原则[3]:

尽量采用经过验证的成熟的技术。 尽可能简化结构,减少零件数量。 尽可能采用标准化、模块结构。 设置故障监测和诊断装置。 给出适当的设计裕度。 必要时采用冗余设计。 失效安全设计。 加强重要零部件的可靠性分析。 进行可靠性确认试验。

2) 机械保护系统

随着传感器技术的发展、设备运行数据采集的使得,预防性维护便成了目前最普遍的一种维护方式。

为了提高运行可靠性,在一些重要用泵(组)上,均装有(感知、测量、监测和显示机器参数以表明其运行状态的)机械保护系统,如轴承温度监测、轴承座或泵轴振动监测等。当一个参数超过预先定义的限值、表明出现异常情况时,系统会将事件传达给操作人员和/或停机系统。该系统的目标是减轻对机器的损坏。

注:此处涉及的条款、表及图号均指API610第11版标准所对应的条款、表及图号。

3) 定期维护

定期维护可以延长泵的使用寿命。当泵得到正确的维护时,需要更换的零部件通常是较便宜的易损件。

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