延长泵和风机的使用寿命

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    2016年08月11日 10:00 CEST

    斯凯孚(SKF)的高级应用专家Lars Kahlman说,通过升级和使用监测技术,可以优化泵或风机的使用寿命。

    泵和风机对于制造行业十分重要,然而其重要性却常常被忽略。

    这种做法会将操作人员置于险境,因为当泵和风机发生故障或低于最佳效率运行时,整个工艺流程都会受影响。 那时,制造和加工公司将承受巨额成本压力,因此最大化地提高资产和维持正常运行时间变得至关重要。

    就在最近,一家芬兰的大型加工公司下属的炼油厂,在其一套冷却系统发生故障后,被迫以70%的使用率运行。 预计这一问题将导致几千万欧元的产量损失——这深刻说明了小小的风机对整体盈利能力的重要性。

    炼油厂的这一问题是由近期检修维护期间新装的空气冷却器造成的,这表明即使是全新的部件也可能出现问题。

    如果部件出现故障,人们的第一反应往往是更换故障部件。 但是,通过重新润滑或更换轴承组进行升级,通常更为明智。 更换某个部件可能意味着重大改造,因为要拆除旧设备然后安装新设备。 人们往往低估了这项任务的工作量。 升级能避免上述问题,并且很可能使成本更低。

    事实上,随着时间的推移,升级是提高设备效率必不可少的一项工作。 在新厂投产时,公司很少能有足够的资金来全线购买最好的设备。 但是,随着时间的推移,升级设备其实从经济和技术上来说更合适。 这有助于操作人员专注于存在可靠性问题的设备,并且避免对原设备“设计过度”。

    警告: 安全问题决不妥协! 太过强调降低成本的设备,有可能没有足够的安全系数——这是非常危险的。

    可靠性和效率
    大多数情况下,升级泵和风机可以提高: 可靠性或效率。

    泵可靠性升级的一个典型例子就是更换润滑系统。 在高温、潮湿的地区或者像制浆和造纸厂一样的湿润环境中,总是存在轴承因进水而发生腐蚀的风险。 空气中的水分进入油池并凝结,然后通过油环进入轴承。 油中的水分只要达到200ppm就足以迅速降低轴承的性能。

    常用的解决方案是安装一个油雾润滑系统,如SKF Alemite润滑系统,可以向润滑点准确喷射微型油滴。 这种润滑系统能够确保系统内使用新鲜润滑油并且解决了进水问题。 这类系统越来越常见: 目前美国大约一半炼油厂内的泵都采用油雾润滑系统。

    提高效率最有效的一种办法是在泵或风机中使用变速驱动装置(VSD)。 如果操作正确,这种做法可以降低30%的能耗。 但驱动装置的电输出可能产生电弧,电弧可能在瞬间损坏轴承。 极端情况下,三天之内就可能发生上述故障。

    解决方案是升级系统,最值得一提的升级方式是安装或使用可以承受电弧的绝缘轴承(如SKF的Insocoat轴承(陶瓷涂层)和混合陶瓷轴承(陶瓷滚动体)。 这种解决方案尤其适用于小型电机。 其他措施,如毛刷、接地、绝缘联轴器和专门的状态监测,也有助于缓解电弧问题。

    表面上看来,使用变速驱动装置可能会引起新的问题, 但是,因能耗降低而节省的巨额成本,远远超过安装变速驱动装置和升级轴承系统所需的成本。

    风机费用
    风机与泵有许多相似之处,但是最初风机的初始设计条件确实比较糟糕。 SKF可以提供一系列有助于提高效率和可靠性的升级选项,例如自调心轴承系统、风机油润滑系统等。 对于特定类型的风机,其升级范围甚至比泵的升级范围更广。

    与泵一样,变速驱动装置有助于提高风机的能效。 此外,绝缘轴承有助于延长部件的使用寿命。 另一个问题是不对中问题,风机上出现不对中问题的概率远远超过泵。 而且对于大型风机来说,不对中问题更加普遍,大型风机常用于纸浆和造纸业、水泥和金属加工业等。

    一个有效的解决方案是指定自调心和轴向自由轴承,如SKF CARB圆环滚子轴承。 该解决方案可以修正角位移和轴向位移,同时由标准球面滚子轴承 承受推力载荷。 升级时,通常使用新的轴承配置替换两个标准滚子轴承,而不是仅仅安装一个自调心轴承。

    密切监测
    无论是否进行升级,通过在线资产监测技术对泵和风机保持密切监测都可能会进一步延长其使用寿命。 这种技术常用于监测昂贵的工艺关键设备,其能够在出现问题时立即锁定该问题。 例如,这种技术可以检测到最微小的轴承振动变化,对即将发生的故障发出预警指示,并且能够帮助企业在问题升级为效率降低甚至是灾难性失效之前,采取补救措施。

    这种技术常用于昂贵设备,但由于使用了可靠、价格合理的传感器并且能够处理大量数据,这种技术也可以用于如泵和风机这样的小型设备中。

    为每个泵或风机配备传感器(包括变送器,如同SKF设备状态无线传感器一样)将会建立一个传感器网络。 定期分析输出数据并采取相应措施。 例如,传感器可以识别泵中是否正在形成空穴——操作人员可以通过调节转速或切换至备用泵。 一个加工厂或炼油厂中通常安装有数百台泵。 面临的挑战和以往一样,即需要处理传感器发出的大量数据。

    可以使用在线监测技术对问题设备进行“照管”使其恢复正常,具体做法是增大监测频率。 在线监测技术可以监测危险区域的设备,并且由于最大程度减少了员工检查设备的次数,不会危害员工的安全。

    也就是说,存在一些传感器也不能发现的现象,例如密封件泄漏,但是这些现象意味着可能发生故障。 在这些情况下,至关重要的一点是,操作人员应对部件进行目视检查并且将检查信息随自动化在线数据一起提供。 操作人员驱动的可靠性(ODR)是另一个能够尽可能延长泵和风机使用寿命的重要因素。 技术娴熟的操作人员非常了解设备,并且能够发现甚至连精密传感器也发现不了的事件。

    ODR常用于炼油厂内的泵区等应用,能够显著提高泵的性能。 在斯凯孚,我们已经认识到ODR有助于将平均故障间隔时间延长15%,同时降低10%以上的维护成本。

    这两种方法(在线监测和ODR)相辅相成,建议配合使用。 在各种情况下,技术娴熟的操作人员(一个在设备侧,另一个在分析过程数据)利用其经验,设法提高泵或风机的性能和使用寿命。

    SKF集团
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    企业传讯经理: Nia.Kihlstrom, +46 31 337 28 97 ;+46 70 667 28 97 nia.kihlstrom@skf.com

    SKF 是全球领先的轴承、密封件、机电一体化、润滑系统和服务的供应商。集团的服务包括技术支持、维护和可靠性服务、工程咨询和培训。 SKF 在全球超过 130 个国家经营业务,拥有大约 15,000 个经销网点。 集团 2014 年销售额达 709.75 亿瑞典克朗,员工人数为 48,593 人。 www.skf.com 

    ® SKF 是 SKF 集团的注册商标。

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