一臺設計制造精良且完全滿足現(xiàn)場運行工況要求的高品質產(chǎn)品,如果得不到適當?shù)木S護,那么在其整個生命周期內故障的頻率將大大增加,而零部件的使用壽命則大大降低。
本文將結合工程實際應用經(jīng)驗和現(xiàn)代科技的發(fā)展,從常見的現(xiàn)場維護著手,就離心泵維護方式的現(xiàn)狀及未來進行探討,并給出個人建議,供廣大用戶參考。
1. 常見的維護方式
離心泵常見的維護方式有三種:反應式維護、預防性維護和預測性維護。
1.1 反應式維護
設備已經(jīng)失效,進行事故后維護。傳統(tǒng)的維護方式多為反應式維護。
1.2 預防性維護
通過采取適當?shù)拇胧ㄈ缣岣邚姸取⒓訌姍z測等),以防止設備發(fā)生故障。預防性維護還包括各種定期維護,如設備對中、軸承潤滑及儀控儀表的檢查等。
1.3 預測性維護
預測性維護是指使用數(shù)據(jù)、機器學習技術和統(tǒng)計算法來預測系統(tǒng)最可能發(fā)生的故障結果。分析監(jiān)控裝置收集的設備數(shù)據(jù),例如傳感器(有線或無線),以便就何時應更換或維護指定的零部件提供一致的預測,從而優(yōu)化維護成本和停機時間[1]。
預測性維護是基于狀態(tài)的維護的一個分支,即通過監(jiān)測設備隨時間而變化的狀態(tài),以預測何時、何處可能出現(xiàn)問題以及為什么。在產(chǎn)品出現(xiàn)故障、意外停機之前對產(chǎn)品進行維護,這是制造業(yè)所追求的終極目標。
2. 維護方式的確定
不同行業(yè)、不同工況用泵的維護方式不盡相同。
維護方式主要由泵(在系統(tǒng)中)的重要程度及價值、用戶或市場要求等因素決定的。泵的重要程度通常按以下情況來劃分。
2.1 重要用泵
通常是指:
1)如果該泵發(fā)生故障,將對設備、系統(tǒng)、環(huán)境造成災難性后果或造成重大財產(chǎn)損失。
2)故障的后果是非常危險的,可能會導致嚴重的不可逆的傷害甚至死亡。
3)沒有備用泵。
2.2 較重要用泵
1)如果該泵發(fā)生故障,可能會造成一定的經(jīng)濟損失,如生產(chǎn)線停工、泵部分零部件損壞(和/或備件交貨期較長)。
2)現(xiàn)場無人看管或看管不便(如海上平臺用泵、野外輸油泵站等)。
2.3 非重要用泵
在一些不重要的工況中使用的泵,如普通農(nóng)用泵等。
對于重要、較重要用泵或有特別要求的泵(及系統(tǒng)),通常要進行重點關注和特別維護;而對于非重要用泵,通常只進行相對簡單的維護、甚至不需要維護。
以下將就重要、較重要用泵或有特別要求的泵(及系統(tǒng)的)維護方式進行探討。
3. 維護方式的現(xiàn)狀
3.1 國內現(xiàn)狀
目前,我國離心泵維護方式基本上為兩種:反應式維護和預防性維護。反應式維護主要針對一些普通的、沒有安裝監(jiān)測裝置的非重要用泵上,如:普通農(nóng)田灌溉和排澇用泵、冷卻循環(huán)水泵等。
在石化行業(yè)的實際工程應用中,對于很多重要用泵(如高溫、高壓、高速泵,執(zhí)行API 610標準[2],以下簡稱“標準”),通常通過提高強度及可靠性、增加機械保護系統(tǒng)、加強定期日常維護的方式來達到預防性維護。具體措施如:
1) 提高強度及可靠性
標準條款6.3.3 壓力泵殼應設計成:
a) 在同時承受最大允許工作壓力(及最高工作溫度)和表5中列出的作用到每個管口上兩倍允許管口負荷的最壞組合情況下,做到運轉無泄漏或旋轉部件與靜止部件之間無接觸。
b) 經(jīng)得住水壓試驗。
標準附錄K.1:給出了OH2和OH3型懸臂式泵的軸剛性的判定原則以及撓性系數(shù)L3/D4與泵尺寸因子的關系圖。
撓性系數(shù)是轉子剛度的度量標準。對于某一尺寸因子的懸臂泵,如果其撓性系數(shù)位于剛性線之下,則表明該泵為剛性軸設計,滿足API泵要求,是安全的;L3/D4越小,轉子撓度越小,這有利于提高機械密封的可靠性。如果L3/D4太大,特別是在接近泵關死點位置運行、水力徑向負荷過大的地方,可能會造成斷軸的風險。
如何提高產(chǎn)品的可靠性?這里有一些指導性原則[3]:
盡量采用經(jīng)過驗證的成熟的技術。 盡可能簡化結構,減少零件數(shù)量。 盡可能采用標準化、模塊結構。 設置故障監(jiān)測和診斷裝置。 給出適當?shù)脑O計裕度。 必要時采用冗余設計。 失效安全設計。 加強重要零部件的可靠性分析。 進行可靠性確認試驗。
2) 機械保護系統(tǒng)
隨著傳感器技術的發(fā)展、設備運行數(shù)據(jù)采集的使得,預防性維護便成了目前最普遍的一種維護方式。
為了提高運行可靠性,在一些重要用泵(組)上,均裝有(感知、測量、監(jiān)測和顯示機器參數(shù)以表明其運行狀態(tài)的)機械保護系統(tǒng),如軸承溫度監(jiān)測、軸承座或泵軸振動監(jiān)測等。當一個參數(shù)超過預先定義的限值、表明出現(xiàn)異常情況時,系統(tǒng)會將事件傳達給操作人員和/或停機系統(tǒng)。該系統(tǒng)的目標是減輕對機器的損壞。
注:此處涉及的條款、表及圖號均指API610第11版標準所對應的條款、表及圖號。
3) 定期維護
定期維護可以延長泵的使用壽命。當泵得到正確的維護時,需要更換的零部件通常是較便宜的易損件。