浅谈振动环境下仪表的运维经验

浅谈振动环境下仪表的运维经验

高鹏 张志晓

江苏斯尔邦石化有限公司

摘要：文章简要叙述各类仪表振动对生产及安全方面的影响，透过振动的现象剖析振动的根本原因,进而解决振动带来的次生问题。从各种类型的仪表相关设备概述调节阀、振动设备检测等相关仪表的维护经验，并给与类似问题的解决建议。

关键词 ：振动 预防性维护 共振

一、废水焚烧炉引风机振动探头改进

一、基本情况介绍

废水焚烧炉设置主燃烧器一台，采用燃料气喷嘴，同时液相氢氰酸、MMA有机废液、EVA装置废液，粗乙腈、乙腈废液以及来自丙烯腈、MMA装置的废水进入废水焚烧炉不同的位置，经雾化后进入还原段焚烧，焚烧出来的烟道气，和过热器、废热锅炉水管、省煤器进行热交换，产生390℃、4.4 MPaG的过热蒸汽，废水焚烧炉为丙烯腈装置下游重要单元，引风机有着调节炉膛压力保证炉子负压运行的重要作用。

二、振动改造目的

作为关键设备，引风机壳体驱动侧和非驱动侧各原设计各安装一支振动探头，采取1取1逻辑联锁保护风机，风机已经出现多次因振动值高联锁停运，从而导致焚烧炉跳车，给生产带来严重影响。

3. 问题剖析

引风机振动值高经过分析后发现主要原因为振动探头本体及线路原因导致的误动作，非引风机设备本身故障原因，为彻底改变该状况，提高仪表联锁条件的稳定性，进而保证引风机运行的稳定性，需从多个方面着手，解决该问题。

四、问题的解决

1、采用质量更好的振动探头

引风机振动探头改型：引风机振动探头改进后采用bently nevada 2300本特利双通道振动监测器来测量振动大小。

2300采用加速度传感器来测量振动值，其原理是能够测量加速度的传感器在受到惯性力的影响，利用牛顿第二定律获得加速度值。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。

相对于原振动探头，有较强的稳定性和可靠性。

2、联锁逻辑的修改：在引风机的驱动端和非驱动端各增加一支振动探头，这样引风机驱动端和非驱动端各由2支振动探头，并将DCS系统里的振动逻辑由原来的1取1，变更为2取2逻辑，修改逻辑后既保证了风机运行的安全性，又可以有效避免仪表单体故障导致的误动作。

联锁逻辑修改

3. 加强预防性维护：因其所处的工作环境不良，振动探头故障受外界环境影响较大，需加强日常的维护工作，主要包括定期对振动探头进行接线紧固；探头保养；回路测试等，保证振动探头时刻保证最佳工作状态。

4. 振动探头安装防护：振动探头一般安装在电机的上方或测上方，受天气、环境影响较大，要对振动探头与配套电缆进行防水、防雷防护，避免雨水从电缆与探头接口处渗入，影响探头正常使用；增加电磁屏蔽，对振动探头及其配套电缆进行电磁防御等。

5、设置偏差报警：为防止振动探头故障后操作人员无法及时发现，在DCS系统设置两振动仪表数值之差超过量程的5%时给与操作人员报警提示，方便探头在出现故障时第一时间反应并处理。

2020年6月份改造完成后，截止2021年2月，未发生一次故障。

二、气动调节阀的振动导致阀门故障探究

一、基本情况介绍

丙烯腈锅炉水是由除氧水站提供，利用除氧水泵将除氧水部分排入反应器汽包，少部分水经流量调节与锅炉给水混合后，与反应气体冷却器的反应气体进行换热，以控制反应气体冷却器出口温度。蒸汽发生器顶部出来的饱和蒸汽去反应器的U型过热管过热，同时抽出部分饱和蒸汽与反应器出口的过热蒸汽进行调和，控制过热蒸汽温度为390℃后去空气压缩机组的透平和制冷机组的蒸汽透平作动力使用，多余的过热蒸汽作为副产品送界外高压蒸汽管网。再此过程中锅炉给水调节阀起着控制锅炉水进出平衡的作用。

2. 调节阀故障情况

阀门在DCS无任何操作时，流量波动剧烈，且波动时阀门振动剧烈，正常流量90T/h的水量绝对值波动量20-30T/h，导致反应气体冷却器出口温度波动较大，严重影响装置稳定性。更换定位器及气动附件均无效果，拆检阀门也未发现堵塞或其他异常情况。

主要问题还是在阀门间歇性振动引起的流量波动。

三、问题剖析

气动调节阀的振动一般有两种状态：

1. 一个是气动调节阀的整体振动，即整个气动调节阀在管道或基座上频繁振动。

2. 一个是调节阀阀芯的振动，这从阀杆上下频繁的移动可看出，以下就这两种振动原因及其处理措施分析如下:
   　　整个气动调节阀在管道上振动原因大致如下：管道或管道支撑物产生剧烈振动，易引起整个气动调节阀振动；此外还与频率有关，即当外部的频率与系统的固有频率相等或接近时受迫振动的能量达到最大值、产生共振，导致阀门剧烈波动。

这两种因素有时相互影响，会使振动更加剧烈，严重的会管道出现异响、波动；调节阀附件高频振荡损坏，严重的还会造成阀杆断裂，阀座脱落，导致生产装置波动。基于这种情况，应受限判断各振动点的振幅，对引起振动的各管道和基座进行加固，并尽量降低阀体与管道在同一震荡频率上，减少共振的发生。

　四、问题的解决

　1、气动调节阀安装位置应远离振动源，如不可避免，应采取预防措施。 这种整个气动调节阀振动，在还未达到共振的情况下，气动调节阀基本上还是能随外给定信号而进行调节的。因为外给定信号对阀芯的相对位移，并不因整个气动调节阀的振动而改变或改变很小，其原因在于它们是一个整体。

2、由于部分气动调节阀阀芯为非平衡式阀芯，使调节阀芯经常产生振荡。气缸内弹簧预紧力小或非平衡力大于执行机构产生的力矩时，就很容易易使阀芯产生振动，严重时会带动引起阀杆的抖动甚至断裂。 
    综上所述，在一般情况下，阀芯的振荡对被测介质的影响总是大于整个调节阀振动对被测介质影响的，并且阀芯振荡原因及预防措施总要比整个调节阀振荡原因及预防措施复杂。