泵作為常用的機械設備之一，廣泛的應用在石油石化、有色冶煉、電力、農(nóng)業(yè)等各個領域，以石油石化廠為例，其旋轉(zhuǎn)類設備（泵、電機、風機、齒輪箱等）用量高達80%以上，如此龐大的設備使用數(shù)量，確保機泵設備安全、長周期、穩(wěn)定運行顯得十分重要。機泵設備的常規(guī)檢修都是在運行異常或者設備故障時開展的，能夠做到在設備出現(xiàn)故障前就可以知曉設備故障產(chǎn)生的原因，這將會大幅度提高設備維修效率，同時也可以有效避免設備運行過程中的非計劃性停機，減少企業(yè)生產(chǎn)損失。當前數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化是信息化社會發(fā)展的必然趨勢，機泵作為石化行業(yè)常見的工業(yè)設備，實現(xiàn)智能監(jiān)測，故障診斷也是目前機泵類設備智能化發(fā)展的方向之一。通過對設備運行狀態(tài)監(jiān)測，進一步提供故障診斷的依據(jù)，可以在很大程度上提高設備管理、維修、經(jīng)濟運行的水平，提高設備的運行的穩(wěn)定性，降低整體運維成本。本文主要從機泵故障診斷技術應用的角度出發(fā)，討論了故障診斷所形成的診斷數(shù)據(jù)（包括設備健康狀況等級、故障類型次數(shù)、同一設備故障次數(shù)等）在機泵設備管理方面應用的可行性，通過分析機泵（組）的診斷數(shù)據(jù)，來確定設備的運行狀態(tài)，并對異常設備，利用故障診斷技術，提出可行的維修建議，提高設備維修效率，同時提升企業(yè)管理的水平。
1.設備維護現(xiàn)狀
石化行業(yè)旋轉(zhuǎn)設備主要有：泵、風機、電機等，對這些設備的日常維護，目前主要依賴人的定時巡檢，通過對設備運行過程中軸承溫升，振動指標進行檢查，進一步判斷設備是否運行正常。泵設備常見故障有以下幾種：
溫升
包括軸承、密封腔、機封壓蓋和潤滑油溫升，主要是軸承溫升，軸承對泵的轉(zhuǎn)子部件起到支撐作用，因而承受著不同方向的載荷，如果軸承溫度過高，會增加泵工作的不可靠度。
振動
引起離心泵振動的原因有很多，主要來自外部因素和泵自身兩個方面，關于外部因素，主要是因為泵安裝時管口載荷過大，安裝基礎不平或強度不夠，運行工況偏離允許工況范圍等原因造成的；泵本身原因造成的振動主要原因在：
1、鑄造、加工、裝配等原因造成，
2、泵體和葉輪設計不合理引起的水力振動。
噪音
產(chǎn)生噪聲的原因主要是泵發(fā)生氣蝕、軸承損壞、轉(zhuǎn)子部件如口環(huán)、平衡鼓等位置發(fā)生摩擦所引起的。
泄漏
泄漏主要是泵體和泵蓋之間介質(zhì)的泄漏，密封處的泄漏。
轉(zhuǎn)速
多用于變頻電機或有變頻柜的工作場合，用來判斷轉(zhuǎn)速對泵性能（流量和揚程）的影響。
1.1設備管理現(xiàn)狀及今后發(fā)展
主要依賴人對設備運行參數(shù)采集，設備出現(xiàn)異常時對設備維修現(xiàn)狀還是以事后處理為主，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：
1)、人工巡檢測量量（如振動、溫度）不能形成直觀的機組狀態(tài)運行趨勢圖，數(shù)據(jù)挖掘深度不夠，無法最大化設備采集數(shù)據(jù)的價值。
2)、設備運行健康狀態(tài)無法實時知曉，突發(fā)狀況無法準確預測。
3)、備件管理量大，庫存占有率高，管理成本高。
4)、運維管理模式效率低，對人依賴程度大。
當前設備管理現(xiàn)狀及今后發(fā)展對比如下圖：
1.2機泵設備智能化發(fā)展的必要性
隨著社會的發(fā)展、科技的進步，工業(yè)企業(yè)對健康、環(huán)保、安全等方面的要求越來越高。石油石化行業(yè)設備的安全與可靠運行也越來越受到人們的關注。數(shù)十年來，其維護方式多為被動式維護（設備已經(jīng)失效，進行事故后維修）或預防性維護（通過采取適當?shù)拇胧缣岣邚姸鹊龋瑥亩乐乖O備發(fā)生故障），未來對機泵設備的發(fā)展已呈現(xiàn)出智能化發(fā)展的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1）企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需要
在互聯(lián)網(wǎng)時代的大背景下，商業(yè)模式發(fā)生了巨大的變化。傳統(tǒng)制造業(yè)為了生存和發(fā)展，企業(yè)必須由單一制造商向服務商轉(zhuǎn)型。《中國制造2025》明確提出：要加快制造與服務的協(xié)同發(fā)展，推動商業(yè)模式創(chuàng)新，促進生產(chǎn)制造向服務型制造的轉(zhuǎn)變——就是由單一產(chǎn)品制造向用戶提供一整套系統(tǒng)解決方案。
2）設備長期、穩(wěn)定運行的需要
隨著人工智能的出現(xiàn)，預測性維護將成為一種趨勢，并成為制造商和用戶所追求的終極目標。人工智能不僅可以使設備使用方、設備制造商實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，在發(fā)生不可逆的故障或停機之前得到準確的診斷、確定維護和保養(yǎng)時間、提高設備運行可靠性并延長設備運行周期和壽命，而且還可根據(jù)實際情況或需要，優(yōu)化設備運行方式、提高運行效率、降低運營成本。
3）安全、綠色、高效生產(chǎn)的需要
石油石化作為我國經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，安全、綠色、高效生產(chǎn)一直是石化工業(yè)發(fā)展所關注的重點內(nèi)容，要實現(xiàn)安全、綠色、高效生產(chǎn)，在設備管理方面就必須做到設備的安全運行、設備低能耗工作、設備高效運行，實現(xiàn)設備的智能化是保障石化工業(yè)實現(xiàn)安全、綠色、高效生產(chǎn)的基礎。
2、機泵狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術
目前機泵狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術主要通過數(shù)據(jù)集成、建模分析、物聯(lián)網(wǎng)和云計算等大數(shù)據(jù)技術應用，實現(xiàn)設備運行狀態(tài)的精準掌握、預測受損零部件壽命、更短的時間內(nèi)對問題針對性解決提供了技術支持。
采集的主要數(shù)據(jù)是設備運行的振動、溫度數(shù)據(jù)，通過在機泵設備上安裝溫度、振動傳感器，實時采集設備運行的溫度振動值（主要是軸承處振動數(shù)據(jù)），將采集數(shù)據(jù)傳輸至云端服務器或者本地服務器，經(jīng)過對采集數(shù)據(jù)的計算和分析，得到泵運行的健康狀況，進而有針對性的對泵進行診斷，實現(xiàn)預測性維護。技術應用典型架構(gòu)圖如下：
2.1 數(shù)據(jù)采集
在機泵上安裝便攜式傳感器，用來采集相應數(shù)據(jù)（如：軸承溫度、泵振動值等），傳感器可以采用有限或無線智能傳感器，近幾年無線傳感器技術已相對成熟，無線傳感器具有安裝便捷、快速等特點，結(jié)合設備的重要性和安裝條件，可以綜合考慮無線傳感器與有線傳感器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。
2.2 數(shù)據(jù)傳輸
對于無線傳感器，一般設計內(nèi)置信號卡，在基站15KW范圍內(nèi)都可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，當前5G的普及無疑為互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)上的普及增添了更有利的條件，數(shù)據(jù)將會以更快的速度傳輸至服務器。對于有線傳感器，則用線連接傳感器與網(wǎng)關/采集器，數(shù)據(jù)再通過網(wǎng)絡手段從網(wǎng)關/采集器傳輸至服務器，不論哪種采集方式，從底層設備采集到的數(shù)據(jù)都需要網(wǎng)絡傳輸才能夠到達中心服務器進行分析存儲。
2.3 應用支撐
應用支撐主要是為智能監(jiān)測系統(tǒng)提供業(yè)務支撐，包括物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)共享、通信調(diào)度等。結(jié)合行業(yè)企業(yè)對于設備監(jiān)測的需要，構(gòu)建滿足常態(tài)和非常態(tài)業(yè)務需要，包括任務工單、數(shù)據(jù)整合、報警預警、數(shù)據(jù)可視、能耗監(jiān)測、物聯(lián)網(wǎng)接入、設備管理等業(yè)務應用。
2.4 數(shù)據(jù)分析
對采集的數(shù)據(jù)（軸承溫度、泵振動等）進行分析，得到變化圖譜，以振動為例，主要對收集的數(shù)據(jù)進一步轉(zhuǎn)化成波形圖和頻譜圖進行分析，得到具體引起振動的原因，有針對性的提前采取預防措施。
2.5 故障診斷
機泵常見故障之一就是振動，引起振動的可能原因有以下幾種：
2.6 數(shù)據(jù)深層次挖掘
數(shù)據(jù)挖掘是指從大量的、模糊的、隨機的數(shù)據(jù)中通過算法搜索或提取隱藏于其中的潛在有用的信息和知識的過程，是一種能夠智能的自動的將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有用信息和知識的技術及工具。
數(shù)據(jù)挖掘在工業(yè)企業(yè)中的典型應用：
設備管理：
通過設備監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，幫助設備管理者從多維度全方面的了解設備運行的現(xiàn)狀，通過數(shù)據(jù)讓設備管理者做出更合理的決策，幫助企業(yè)提升生產(chǎn)管理效率。
2）商務：
主要包括電子商務、客戶關系管理等。可以用數(shù)據(jù)挖掘發(fā)現(xiàn)電子商務客戶的共性和個性的信息、獨立和關聯(lián)的信息、現(xiàn)實和預測的信息等，所有這些信息經(jīng)過分析，能對客戶的消費行為等做出統(tǒng)計和分析，為管理者提供決策依據(jù)。
3）運維：
通過對歷史時間序列數(shù)據(jù)的挖掘、分析，預測未來一段時間內(nèi)的發(fā)展趨勢及其帶來的影響。
3、應用價值
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術的推進，對工業(yè)行業(yè)發(fā)展帶來巨大改變，管理模式、設備維護方式都需要迎合新時代發(fā)展的要求，智能監(jiān)測、遠程診斷技術在石化行業(yè)的應用，必將為行業(yè)發(fā)展起到助推作用。
新技術應用，對石化行業(yè)機泵設備的管理帶來的價值主要有以下幾個方面：
1)、設備運行數(shù)據(jù)實時采集，采集數(shù)據(jù)形成直觀報表，方便設備管理，同時對數(shù)據(jù)可以進行深層次挖掘，最大程度發(fā)揮數(shù)字所帶來的價值。
、減少設備巡檢人員的投入，降低人員巡檢頻率和風險，將設備維護資源重新整合，關注現(xiàn)場更有價值或急需解決的問題。
、精準掌握全廠設備運行狀況，實現(xiàn)設備緊急調(diào)度的準確性。
、及時發(fā)現(xiàn)隱患，設備運行異常時報警，可有效減少突發(fā)性停機事件。
、遠程故障診斷、定制針對性維修方案，實現(xiàn)設備預測性維護，降低維修成本。
、實現(xiàn)現(xiàn)場設備備件零庫存管理，降低庫存管理成本，資金占用。
、避免因設備緊急停車，致使生產(chǎn)無法正常而造成的意外損失。
4、總結(jié)
隨著人工智能、5G技術、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的普及和應用推廣，機泵智能化是市場和企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需要，智能化有助于預測性維護、優(yōu)化系統(tǒng)運行、節(jié)省停機時間和能源消耗。同時，通過更主動的預測性維護模型，增加設備壽命和操作安全性，還要加快制造與服務的協(xié)同發(fā)展，推動商業(yè)模式創(chuàng)新，促進石化工業(yè)機泵設備管理的優(yōu)化提升，工業(yè)設備智能化趨勢越來越明顯，石化行業(yè)機泵設備急需做好智能化轉(zhuǎn)型準備，在新時代以新的技術和應用呈現(xiàn)使用價值。
