在線監(jiān)測與遠程診斷技術在海洋石油平臺的應用

龐樹民

(中海石油技術檢測有限公司，天津 300452)

動設備的管理是中海油油氣生產過程中的重要管理工作之一?！笆晃濉逼陂g中海油油氣產量已實現5 0 0 0萬m3，動設備的安全穩(wěn)定高效運行發(fā)揮了重要作用，特別是一些關鍵核心動設備對油田生產安全環(huán)保起著重要的作用。因此做好關鍵動設備的管理，成為設備管理者面臨的重大課題。

一、確定關鍵動設備監(jiān)測點的位置和參數

系統的監(jiān)測以振動監(jiān)測為主，采集的數據包括振幅、頻譜、時域波形、包絡譜、相位、過程參數等。智能診斷的故障包括不平衡、不對中、松動、共振、軸承故障、聯軸節(jié)故障、齒輪磨損、葉片故障、轉子故障、電機故障等。測量點布置如圖1所示。

離線狀態(tài)監(jiān)測技術在海洋石油平臺應用已近1 1年，主要用于對關鍵設備實施預防性維修。但是離線監(jiān)測技術需要每月一次派遣很多有特殊經驗和技能的人員遠赴海上平臺進行檢測，不僅不方便、不及時、不經濟，還不能對設備實施實時監(jiān)控、隨機診斷。因此，必須開發(fā)應用在線監(jiān)測技術。

二、在線狀態(tài)監(jiān)測系統結構

2 0 1 1年9月，中海油已建成首個動設備遠程監(jiān)測與智能診斷中心，將動設備管理從職能化模式轉為流程化模式，實現了動設備的安全、可靠、及時性管理。經過專業(yè)技術人員對海洋石油平臺關鍵設備結構性能及安裝位置、底座剛度連接等分析研究，確定了參數數據及選擇了數據采集器，建立了與之相匹配的數據庫和服務器，開發(fā)了系統數據分析處理軟件和輸出頻譜圖形。

在線監(jiān)測系統的框架結構基本類似，利用現有的中海油企業(yè)自身局域網實現內部信息傳輸共享，狀態(tài)監(jiān)測故障診斷中心的人員與油田各平臺設備管理人員都能利用客戶端登陸在線監(jiān)測系統，可以瀏覽當前設備的運行狀態(tài)。系統還具有故障顯示或報警功能。

1.在線監(jiān)測網絡系統結構

在線系統監(jiān)測的方法：在設備軸承位置安裝加速度傳感器，通過網線與現場服務器和動設備遠程檢測與智能診斷中心的服務器相連接，實施數據傳輸和存儲備份，數據轉換成視頻頻譜圖形?，F場管理人員可以直接登陸到現場服務器，觀察設備各檢測點的振動總值和振動趨勢，并根據設備狀態(tài)采取相應的措施，避免設備出現嚴重故障；狀態(tài)監(jiān)測工程師負責對設備進行遠程故障診斷，其他被授權用戶也可以登陸到狀態(tài)監(jiān)測服務器，通過I E瀏覽所有作業(yè)區(qū)的設備運行數據。

信息網絡化為實時狀態(tài)監(jiān)測診斷系統將振動、溫度、沖擊監(jiān)測和診斷集合為一體化的信息網絡化系統。此系統采用了多種先進技術，可以針對不同用戶、不同設備、不同網絡特點，形成了一套基于I n t e r n e t的設備實時在線監(jiān)測診斷系統。系統中將監(jiān)測、診斷、報警、預防維修集合于一體，為用戶快速、準確診斷設備故障提供了有效的手段。

中海油檢測中心局域網示意圖如圖2所示。

2.在線系統常規(guī)圖譜

機組狀態(tài)總貌圖如圖3所示，趨勢圖如圖4所示。

在線監(jiān)測診斷系統可以與其他控制系統對接，即將其他系統的數據引入到該系統或者將該系統的數據引入到其他系統，尤其是可以將控制系統中的工藝量參數引入到監(jiān)測系統，實現對機組的綜合分析診斷。

目前狀態(tài)監(jiān)測故障診斷中心使用的在線監(jiān)測系統有上海容知R H 2 0 0 0在線系統與北京化工大學B H 5 0 0 0系統。

3.系統功能及技術特點

(1)自動數據采集。

(2)智能實時預警。

(3)信號分析處理。信號分析處理系統可對各個機組在不同時刻、不同狀態(tài)下的動態(tài)信號快速準確地進行各種信號分析和數據處理，以各種圖譜表達出來，并將其數據信號特征傳遞給故障診斷專家系統，為準確識別故障提供了數據支持。

(4)故障智能診斷。通過對動設備狀態(tài)特征參數變化的識別、分析設備發(fā)生振動和機械損傷的原因、判斷振源、提出維修建議。故障智能診斷專家系統依托動設備離線監(jiān)測數據積累和各種類型的故障案例，整合了豐富的故障診斷知識和經驗，保證了較高的故障診斷準確率。

(5)三層網絡架構。兩層與三層網絡體系結構示意圖見圖5。傳統的網絡架構在訪問量和數據傳輸量方面存在很大的瓶頸，本系統采用三層結構應用體系(如圖5 b所示)。在三層體系結構中，應用服務層接受客戶端的業(yè)務請求，根據請求訪問數據庫，做相關處理，將處理結果返回客戶機。應用服務層從物理上和邏輯上都可以獨立出來，客戶端不直接訪問數據庫服務器(層)，而是訪問應用服務層。

與兩層體系結構相比，三層體系結構具有許多優(yōu)點：①體系結構優(yōu)化，方便了軟件維護及系統管理，增強了系統的擴展能力；②提高了系統安全性以及業(yè)務級的權限管理，客戶端和數據庫隔離，有利于安全管理；在體系結構中將業(yè)務邏輯劃分權限，一種業(yè)務對應一個中間件模塊(應用服務)，利用中間件的安全管理對其進行訪問控制，使權限控制與管理更加靈活、方便和實效；③減少網絡流量和提高響應速度，應用服務層的引入有效地解決了網絡瓶頸和數據庫連接數過多而引起數據庫性能下降的問題。

四、遠程監(jiān)測故障診斷實例

案例1：2 0 1 1年4月，遼東某平臺外輸泵在運行中泵非驅動端測點振動幅值突然呈上升趨勢，頻譜中出現明顯的地腳能量及軸承故障峰值，時域波形中出現明顯的沖擊現象(見圖6)。

經分析判斷認為泵非驅動端軸承出現故障，建議準備好軸承備件，進行更換。平臺隨后更換了故障軸承，發(fā)現軸承保持架磨損嚴重，接近報廢。

案例2：2 0 1 1年6月，綏中3 6-1某注水泵在運行過程中泵非驅動端測點振動幅值突然呈上升趨勢，頻譜中出現明顯的地腳能量及軸承故障峰值，建議停機檢修。平臺停機對該泵進行檢修，發(fā)現軸承嚴重損壞。

五、結語

信息網絡化的遠程故障診斷能有效評價設備的實際動態(tài)性能和最佳的運動參數，有效評價設備的維修質量及性能，保障設備安全運行，形成了設備管理新的模式，提高了設備管理水平。

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