泵和电机状态监测的实施最佳实践

　　泵和电动机是工厂中最重要的机械装置之一。它们通常对工艺流程至关重要，并且在各个行业中广泛用于输送液体、增加压力或在系统内循环流体。它们在许多过程中发挥着关键作用，包括石油和天然气生产、化学加工、供水、水和废水处理、冷却系统等。

　　泵通过在离心泵中利用离心力加速液体，或通过在容积泵中抓取一定量的液体并物理地将其推向需要去的地方，将液体从一个区域移动到另一个区域，通常由电机驱动。容积泵进一步分为往复泵和旋转泵。

　　维护泵和电动机有助于延长其使用寿命，并避免最终影响生产的工艺减缓。当您将振动监测优先考虑应用于泵和电动机时，通过观察旋转和往复资产的状况，您将看到运营中的显著差异。监测振动中的重大变化使您能够在发生严重机器磨损之前采取行动。

　　泵和电机的维护归结为识别和解释影响它们的力量。设备的可靠性取决于泵和电机的各个部件如何协同工作以成功运行。如果泵出现轴承磨损、轴偏移、泵穴蚀或其他缺陷等问题，可能会对电机的振动水平和泵的正常运行产生影响。振动监测为操作员和技术人员设定一个基准线，并帮助他们了解何时开始出现问题，以便尽早解决。他们可以主动控制情况，而不是在问题发生后做出反应。

　　虽然很少有人会质疑泵和电机状态监测的重要性，尤其是在考虑到停机成本的情况下，但现实情况是，这些机器很少像工厂里的关键机器那样受到关注。然而，尽管泵和电机被广泛使用，并且通常监测有限，这些机器并非免疫于故障。我们将探讨如何实施最佳状态监测实践，并解释为什么值得投资更全面的监测策略。

　　维护策略

　　机器的管理直接关系到每个机器为操作带来多少价值。振动监测是一种在机器出现故障之前很久就能了解机器开始出现故障的方法，从而影响您的最终收益。

　　1. 到故障运行(最差)： 这是运行成本最高的方式：让机器运行到出现故障，然后更换机器。

　　2. 预防性维护(良好)： 机器的维修是定期进行的，无论机器的状况如何。通常，预防性维修对机器的损害比让机器自然运行更大——这是第二昂贵的运营方式。

　　3. 预测性维护(更好)： 机器的维修是基于机器的状况进行的。使用振动监测、热成像和润滑分析等预测技术，操作员可以大幅降低维护成本。关键在于操作员需要对现有的控制系统(PLCs、SCADA、RTUs等)进行永久振动监测的持续投资，并将其整合在一起。

　　4. 主动维护(最佳)： 机器的维修是基于机器的状况进行的，使用振动监测、热成像和润滑分析等预测技术。这些工具将连续振动监测与工厂过程参数(如压力、流量、功率水平、容量等)的数据相关联。这是最便宜的运营方式，但具有最高的初始启动成本。

　　振动监测的好处在于尽可能多地为操作人员提供有关其机器的见解。机械故障很少是在真空中发生的。通常在工厂需要关闭机器之前会有几十个迹象，但如果没有合适的振动监测设备，这些迹象可能并不总是明显的。这就是为什么投资于预测性和主动性的维护计划是值得的。

　　数据收集方法

　　监测机器的最佳方法是在每个轴承、轴向监测和相位触发器处安装XY振动传感器，然而，考虑到监测系统如果能在三年内节省一天的停机时间所提供的潜在回报，这种程度的监测通常并不可行。让我们以一个发电厂为例。

　　150兆瓦联合循环燃气发电厂示例

　　为了使发电厂正常运行，设备必须处于良好状态。例如，燃气轮机、蒸汽轮机、其相关的发电机、给水泵、凝结水泵、冷却系统等，在开始运行之前都必须处于工作状态。

　　每兆瓦时(MW-hr)电力的利润最低为45美元/MW-hr，出售给批发客户(这对应于每kW-hr 0.045美元的费率)。因此，非计划停机一小时相当于失去了6750美元的机遇成本(150 MW-hrs/小时 x 1小时 x $45/MW-hr = $6750)。非计划停机一天将导致失去162,000美元的机遇成本($6750/小时 x 24小时 = $162,000)。客户价值 = 修理成本 + 非计划停机 = 每天至少162,000美元。

　　Note: Components within the combined cycle plant may be redundant or, if unavailable, may reduce plant capacity. This applies to the condensate pumps, cooling water pumps, cooling tower fans, etc., meaning they have less of a financial impact on the plant. For example, let’s assume that if a circulating water pump is out of commission, the plant capacity is reduced by 20%. That would mean that the Customer Value is 20% of the values calculated above or $32,400 per day ($162,000/day x 20% = $32,400).

　　In this case, the circulating water pump may not justify a full vibration monitoring system but can easily afford XY Velocity Transmitters at each bearing, transmitter thrust monitoring, as well as speed monitoring, with all the output signals going to the control system.

　　换句话说，燃气轮机、蒸汽轮机、其相关的发电机和给水泵很容易证明一套完整的Metrix传感器套件(例如XY轴承振动、轴向监测和每转一次的相位标记，以及一个机械保护系统)的合理性，并且可以完全集成到工厂信息网络中，因为避免一天停机时间的节省足以证明其费用是合理的。而凝结水泵、循环水泵和冷却塔风扇则会证明一个使用控制系统的更小型系统是合理的，同样是在三年内避免一天停机时间的条件下。Metrix经常看到客户使用一个或两个Metrix振动变送器或Metrix5580 / SW5580，或者DATAWATCH IX解决方案，根据投资回报率计算，集成到适当的控制系统和工厂信息网络。

　　传感器解决方案现在如此多功能，以至于发电厂可以轻松地在最偏远的地区使用它们。这使得工程师和技术人员能够在不需要冒险的情况下获得他们所需的工作灵活性。

　　机械健康监测

　　泵和电动机的监测系统实施可能很简单，但设置系统并确保正确监控需要专业知识。我们发现，在设置警报和停机值时使用统计平均值是有效的。随着时间的推移，当机器在恒定负载和速度下运行时，我们发现振动水平的变化遵循正态分布。换句话说，振动变化在平均值的两侧是均匀分布的。由于振动通常提供正态分布，平均值和标准差现在有了意义。人们可以使用标准差来根据标准控制理论设置警报和危险水平。警报水平可以通过使用均值的两个标准差来设置警报和危险警报，包括过高和过低的警报。并使用均值的三个标准差作为危险警报。均值(平均值)的三个标准差意味着振动水平已经显著变化，需要进行调查。

　　泵和电动机在准确数据收集方面有几个独特的挑战。例如，泵阀的排列会影响泵的性能，因为流体通过机器。如果吸人阀关闭，机器将经历流量损失，这实际上会降低振动水平，因为叶轮叶片上没有切割水的作用(在叶片和扩散器出口的狭窄空间之间没有切割水的动作)。通过机器的无流量状态将导致冷却不足，这可能导致泵的故障。上述提到的低警报应该能够提醒您这种不良阀排列的情况。另一个情况是，当泵失去净正吸入头(NPSH)时，振动水平预计会增加。由于气泡在液体中崩溃而引起的空化。空化会导致宽带噪声，这种噪声可以激发泵及其相关结构内存在的许多共振频率。

　　机器维护优化的提示和要点

　　您无法绕过对泵和电动机的正确安装、润滑、对齐、平衡和监控。试图缩短这些最佳实践的任何环节，都会导致泵和电动机的过早失效。如果泵和电动机是您的工艺流程中的关键部分(或者即使它们与您的工艺流程中的关键组件互动)，投资于一个振动监测系统会随着时间的推移为您省钱。

　　考虑一次故障的成本，不仅包括直接的修理或更换费用，还包括无法恢复的停产损失。一天的停机时间节省下来的金额就是金钱。在Metrix，我们相信，如果在三年内我们能为您节省一天的停机时间，那么使用振动监测系统的成本就是合理的。投资回报率是确定在泵和电动机组合上应使用多少监测的关键计算方法。

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