一臺設計制造精良且完全滿(mǎn)足現場(chǎng)運行工況要求的高品質(zhì)產(chǎn)品,如果得不到適當的維護,那么在其整個(gè)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(shí)際應用經(jīng)驗和現代科技的發(fā)展,從常見(jiàn)的現場(chǎng)維護著(zhù)手,就離心泵維護方式的現狀及未來(lái)進(jìn)行探討,并給出個(gè)人建議,供廣大用戶(hù)參考。
1. 常見(jiàn)的維護方式
離心泵常見(jiàn)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(jìn)行事故后維護。傳統的維護方式多為反應式維護。
1.2 預防性維護
通過(guò)采取適當的措施(如提高強度、加強檢測等),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據、機器學(xué)習技術(shù)和統計算法來(lái)預測系統最可能發(fā)生的故障結果。分析監控裝置收集的設備數據,例如傳感器(有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)),以便就何時(shí)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(shí)間[1]。
預測性維護是基于狀態(tài)的維護的一個(gè)分支,即通過(guò)監測設備隨時(shí)間而變化的狀態(tài),以預測何時(shí)、何處可能出現問(wèn)題以及為什么。在產(chǎn)品出現故障、意外停機之前對產(chǎn)品進(jìn)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(在系統中)的重要程度及價(jià)值、用戶(hù)或市場(chǎng)要求等因素決定的。泵的重要程度通常按以下情況來(lái)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、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(huì )導致嚴重的不可逆的傷害甚至死亡。
3)沒(méi)有備用泵。
2.2 較重要用泵
1)如果該泵發(fā)生故障,可能會(huì )造成一定的經(jīng)濟損失,如生產(chǎn)線(xiàn)停工、泵部分零部件損壞(和/或備件交貨期較長(cháng))。
2)現場(chǎng)無(wú)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,如普通農用泵等。
對于重要、較重要用泵或有特別要求的泵(及系統),通常要進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注和特別維護;而對于非重要用泵,通常只進(jìn)行相對簡(jiǎn)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(及系統的)維護方式進(jìn)行探討。
3. 維護方式的現狀
3.1 國內現狀
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(méi)有安裝監測裝置的非重要用泵上,如:普通農田灌溉和排澇用泵、冷卻循環(huán)水泵等。
在石化行業(yè)的實(shí)際工程應用中,對于很多重要用泵(如高溫、高壓、高速泵,執行API 610標準[2],以下簡(jiǎn)稱(chēng)“標準”),通常通過(guò)提高強度及可靠性、增加機械保護系統、加強定期日常維護的方式來(lái)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(shí)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(gè)管口上兩倍允許管口負荷的最壞組合情況下,做到運轉無(wú)泄漏或旋轉部件與靜止部件之間無(wú)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L3/D4與泵尺寸因子的關(guān)系圖。
撓性系數是轉子剛度的度量標準。對于某一尺寸因子的懸臂泵,如果其撓性系數位于剛性線(xiàn)之下,則表明該泵為剛性軸設計,滿(mǎn)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(guān)死點(diǎn)位置運行、水力徑向負荷過(guò)大的地方,可能會(huì )造成斷軸的風(fēng)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(guò)驗證的成熟的技術(shù)。 盡可能簡(jiǎn)化結構,減少零件數量。 盡可能采用標準化、模塊結構。 設置故障監測和診斷裝置。 給出適當的設計裕度。 必要時(shí)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(jìn)行可靠性確認試驗。
2) 機械保護系統
隨著(zhù)傳感器技術(shù)的發(fā)展、設備運行數據采集的使得,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、監測和顯示機器參數以表明其運行狀態(tài)的)機械保護系統,如軸承溫度監測、軸承座或泵軸振動(dòng)監測等。當一個(gè)參數超過(guò)預先定義的限值、表明出現異常情況時(shí),系統會(huì )將事件傳達給操作人員和/或停機系統。該系統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(cháng)泵的使用壽命。當泵得到正確的維護時(shí),需要更換的零部件通常是較便宜的易損件。