智能化技术在化工转动设备检修中的应用

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

徐郭浩

九江检安石化工程有限公司

摘要

本文主要研究智能化技术在化工转动设备检修中的应用。文章以智能化技术为引子和主线,系统分析了振动监测、红外热成像、油液分析、AI故障诊断及数字孪生等技术在化工转动设备检修中的具体应用路径,并结合实际案例验证技术应用效果,旨在为化工企业提供科学的智能化检修方案,推动设备管理从“故障维修”向“预测性维护”转型。


关键词

化工转动设备;智能化技术;技术应用;故障诊断

正文


引言化工转动设备是化工生产流程的核心动力装置,承担着流体输送、能量转换、物料压缩等关键功能,其运行状态直接影响生产连续性与安全性。由于化工生产环境的高温、高压、多介质腐蚀等特点,转动设备易发生轴承磨损、转子失衡、密封失效等故障。随着我国科技的高速发展,智能化技术凭借实时监测、精准诊断、预测性维护等优势,逐渐成为解决化工转动设备检修痛点的核心手段。

一、振动监测技术

振动是泵、压缩机、离心机等化工转动设备运行状态的“晴雨表”,转子不平衡、轴系不对中、轴承磨损、轴系松动等故障均会导致振动信号出现异常。传统振动检测多依赖人工手持测振仪完成数据采集,不仅存在采集间隙大、数据不连续的问题,还难以捕捉设备运行中的瞬态故障信号,无法及时发现早期隐患,但智能化技术可以构建“传感器+边缘计算+云端平台”的完整链路,实现对设备运行全周期的监测。

实际应用该技术时,需要灵活应变,根据设备转速特性选择适配的传感器:针对离心压缩机这类高速转子设备,应选用压电式加速度传感器,因其0.1-10kHz的采集频率可精准捕捉高频振动信号;对于齿轮泵等低速设备,可采用电涡流位移传感器,利用其0.1μm的分辨率精准监测转子径向的位移变化。另外需要注意的是,传感器一定要通过有线或无线方式连接边缘计算网关,在完成原始数据的滤波、降噪与傅里叶变换后将振动频率、振幅、相位等核心参数上传至云端平台[1],实现数据的同步与备份。

二、红外热成像技术

化工转动设备的密封件与电机绕组“牵一发而动全身”,是故障的高发部位。密封件一旦发生渗漏,易导致易燃、易爆等化工原料泄漏,不仅造成物料浪费,还可能引发安全事故;电机绕组若出现过热,会致使电机烧毁,影响设备正常运行。传统检测方式需对设备进行停机拆解,不仅耗时较长,还可能对设备造成不必要的损伤,而红外热成像技术以检测物体表面温度分布差异的方式实现了非接触式、可视化的故障诊断,无需拆解即可定位隐患。

智能化红外热成像系统由红外热像仪、图像处理器与数据分析软件组成,在检修中主要聚焦两类故障检测。在密封件检测中,正常状态下密封件温度分布均匀,当出现渗漏时,介质的蒸发吸热或摩擦生热会形成局部温度异常(如机械密封渗漏时,渗漏区域温度较正常区域低5-10℃),热像仪可清晰捕捉这一温度场差异,快速定位渗漏点[2];在电机绕组检测中,绕组匝间短路会引发局部过热,热像仪能精准识别这类温度热点,提前预警电机烧毁风险,避免电机烧毁。

三、油液分析技术

化工转动设备的轴承、齿轮等运动部件需依赖润滑油实现润滑与散热。然而,部件磨损会产生金属磨粒混入油液,润滑油自身劣化也会导致润滑性能下降,因此油液状态直接反映了设备的磨损程度与润滑系统健康状况。以往进行油液分析时,需人工从设备中取样后送往实验室检测,整个流程周期长达3-7天,费时费力不说,检测结果还很滞后,无法实时反映设备运行中的润滑与磨损状态,难以满足及时维护需求。智能化油液分析技术既可以进行在线实时监测,又能进行实验室深度分析,有效解决了传统油液检测方式的痛点。

四、AI故障诊断技术

仅依赖振动或温度数据的单一监测技术只能反映设备某一局部的运行状态,无法全面捕捉故障特征,很容易出现诊断不全面、误判等问题,而AI故障诊断技术可以融合振动、温度、压力、油液等多源监测数据,构建综合故障诊断模型,能够实现设备故障的多维度、全方位精准识别。具体而言,该技术的核心运行流程可分为四步。

第一步是数据预处理,首先采集设备多维度运行数据,采用归一化处理、缺失值填充、异常值剔除等方法消除数据噪声与误差,确保数据质量满足分析需求;第二步是特征提取,利用卷积神经网络对振动信号的时域、频域特征进行深度提取,借助长短期记忆网络捕捉温度变化趋势等时序数据的动态特征,为故障识别提供精准的特征支撑;第三步是模型训练,以设备历史故障数据为训练样本,不断优化模型参数,将模型诊断准确率控制在95%以上;第四步是故障诊断,将实时采集的多源数据输入训练成熟的AI模型,让模型快速输出故障类型、故障严重程度及部件剩余寿命,并同步推送针对性维修方案。

五、数字孪生技术

数字孪生技术的核心是构建与化工转动设备完全对应的“物理实体-虚拟模型”映射关系。借助实时数据的传输,可实现虚拟模型与物理设备运行状态的同步,如此一来数字孪生技术即可成为设备检修的“数字化镜像工具”,做好设备运行状态的实时仿真、故障模拟与检修预演。

进行虚拟监测时,主要通过部署在物理设备上的传感器实时采集运行数据,驱动虚拟模型动态模拟设备运行过程,直观展示转子转动、密封件接触等内部结构状态,这样一来技术人员无需拆解设备就可以清晰的观察内部运行情况,快速发现潜在隐患,省时省力;进行故障模拟时,有关人员在虚拟模型中模拟转子不平衡、密封渗漏等各类典型故障,观察故障扩散路径与对设备整体运行的影响,据此制定最优检修方案,因“障”施策,避免因方案不合理导致的检修风险;检修预演时,相关人员可在虚拟模型中完整预演轴承更换、转子校准等检修流程,并模拟不同工序顺序与工具使用场景,优化检修工序,减少现场检修的盲目性,在虚拟模型中不断提高做真实事情的熟练度。

结束语:振动监测的精准诊断、红外热成像的非接触检测、油液分析的早期预警、AI模型的智能决策、数字孪生的模型操作,共同构建了全方位的设备健康管理体系。实践表明,这些智能化技术的应用可显著提升设备可靠性、降低运维成本,是现代化工企业实现高效生产的重要保障。化工企业需抓住技术机遇,加快智能化检修体系建设,推动设备管理从“被动维修”向“主动预测”转变,为化工行业高质量发展奠定坚实基础。

参考文献:

[1]刘超.基于智能化技术的化工仪表日常巡检优化策略[J].设备管理与维修,2024(14).

[2]李平.石油化工设备智能化节能控制技术研究[J].中国机械,2025(5).

[3]魏晓东.基于RCM的化工转动设备维修管理技术分析[J].石化技术,2024,31(12):168-170.

 

 

 


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