大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及前期故障診斷

郝殿成 王 娜 戰(zhàn)立啟 王 東 王明濤

（1.中國(guó)石油吉林石化公司機(jī)動(dòng)設(shè)備處 吉林吉林 2.中國(guó)石油吉林石化公司合成樹(shù)脂廠(chǎng) 吉林吉林）

一、意義及背景

大型轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)鍵機(jī)組是石油化工行業(yè)生產(chǎn)裝置的核心設(shè)備，一旦發(fā)生故障將會(huì)給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如何提高關(guān)鍵機(jī)組的管理水平，保證機(jī)組安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行，一直是石油化工企業(yè)設(shè)備管理的關(guān)鍵問(wèn)題。近年來(lái)，各大企業(yè)均提出了裝置長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行的大目標(biāo)，并通過(guò)技術(shù)攻關(guān)和完善管理手段，關(guān)鍵機(jī)組的管理水平和安全、穩(wěn)定運(yùn)行能力有了顯著的進(jìn)步。但是，關(guān)鍵機(jī)組的整體管理水平仍然具有進(jìn)一步提高的空間，與設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行的總體要求仍然存在一定差距。各大企業(yè)公司關(guān)鍵機(jī)組管理中，仍然存在著監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)手段和管理水平參差不齊，部分企業(yè)的技術(shù)裝備水平有待提高等問(wèn)題。

圖1 系統(tǒng)具體架構(gòu)圖

在近半年的工作調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)一部分企業(yè)關(guān)鍵機(jī)組監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)數(shù)量不足，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和設(shè)備診斷方法沒(méi)有普及推廣或采用的設(shè)備技術(shù)陳舊落后，對(duì)關(guān)鍵機(jī)組僅采用人工巡檢，企業(yè)的設(shè)備管理人員和專(zhuān)職工程師的數(shù)據(jù)分析與機(jī)組故障診斷水平有待提高。

例如某企業(yè)20萬(wàn)噸LDPE裝置壓縮機(jī)振動(dòng)故障遲遲難以排除，某企業(yè)PTA裝置空壓機(jī)故障造成整個(gè)裝置停工等較為嚴(yán)重的機(jī)組故障，更為我們敲響了警鐘，提醒我們必須在使用先進(jìn)技術(shù)和監(jiān)測(cè)裝備、實(shí)施推廣機(jī)組在線(xiàn)檢測(cè)診斷以及全面提升關(guān)鍵機(jī)組設(shè)備管理水平等方面加大工作力度，特別是要有系統(tǒng)化、全方位的解決思路和實(shí)施方案，以整體提高企業(yè)的設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷能力和管理維護(hù)水平。

二、在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作用及架構(gòu)組成

1.作用

圖2 新氫壓縮機(jī)K-301A概貌圖

圖3 1#缸桿沉降量

優(yōu)化維護(hù)策略，控制維護(hù)成本。企業(yè)實(shí)施優(yōu)化維修、狀態(tài)檢修是必然的發(fā)展趨勢(shì)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能有效的提高機(jī)組的可靠性和降低維護(hù)成本，輔助企業(yè)完成長(zhǎng)周期運(yùn)行的目標(biāo)，為機(jī)組“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿(mǎn)、優(yōu)”運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障，同時(shí)可為企業(yè)順利實(shí)施狀態(tài)檢修提供可靠依據(jù)。

挖掘設(shè)備信息，提供決策依據(jù)。大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以挖掘關(guān)鍵機(jī)組早期故障征兆，較為準(zhǔn)確的判斷故障部位，提供關(guān)鍵機(jī)組狀態(tài)發(fā)展其實(shí)及故障嚴(yán)重程度，從而幫助企業(yè)根據(jù)實(shí)際狀態(tài)制定決策，計(jì)劃維護(hù)時(shí)間和方式，讓企業(yè)選擇機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行或是擇機(jī)維修，從而使損失降到最低。

降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，增加企業(yè)效益。在安全和生產(chǎn)環(huán)境方面的任何“疏忽”，都可能帶來(lái)災(zāi)難性的后果。預(yù)防行功能意味著影響人員和環(huán)境安全的嚴(yán)重機(jī)組故障大為減少。從而可以大大減少被迫停機(jī)次數(shù)，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，增加企業(yè)效益。

2.架構(gòu)組成

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由一個(gè)中心服務(wù)器和若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站組成。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)分站安裝在控制室或操作間，用于大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)，并負(fù)責(zé)對(duì)振動(dòng)、鍵項(xiàng)、過(guò)程量等信號(hào)的調(diào)理、采集、圖譜分析，進(jìn)行啟停機(jī)、變化數(shù)據(jù)等有效信號(hào)的臨時(shí)存貯，并向中心服務(wù)器上傳數(shù)據(jù)。系統(tǒng)具體架構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

圖4 2#缸桿沉降量

圖5 1#缸殼體振動(dòng)沖擊峰值

三、在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)

實(shí)施建立的大型機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)格式和統(tǒng)計(jì)的技術(shù)接口將促進(jìn)各企業(yè)之間關(guān)鍵機(jī)組運(yùn)行信息的交流，保障遠(yuǎn)程檢測(cè)診斷中心對(duì)關(guān)鍵機(jī)組數(shù)據(jù)的集中管理，為系統(tǒng)充分融入企業(yè)公司信息化大平臺(tái)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體確立目標(biāo)有幾方面：①實(shí)現(xiàn)對(duì)大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備（關(guān)鍵機(jī)組）運(yùn)行狀態(tài)的在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；②形成長(zhǎng)期完整的大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備（關(guān)鍵機(jī)組）運(yùn)行信息數(shù)據(jù)庫(kù)；③為大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備（關(guān)鍵機(jī)組）故障的識(shí)別和診斷提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；④實(shí)現(xiàn)大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備（關(guān)鍵機(jī)組）部分基礎(chǔ)信息的自動(dòng)管理；⑤實(shí)現(xiàn)大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備（關(guān)鍵機(jī)組）運(yùn)行有關(guān)報(bào)表自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和集中查詢(xún)；⑥實(shí)現(xiàn)故障診斷知識(shí)的積累和共享；⑦充分的系統(tǒng)開(kāi)放性和擴(kuò)展性；⑧對(duì)大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備（關(guān)鍵機(jī)組）部分常見(jiàn)故障進(jìn)行自動(dòng)診斷；⑨開(kāi)展診斷服務(wù)工作。

四、故障前期診斷

圖6 2#缸殼體振動(dòng)沖擊峰值

圖7 1#缸和2#缸的氣閥溫度變化

大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)，能夠在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)及各種工藝參數(shù)，自動(dòng)存儲(chǔ)振動(dòng)分頻、相位、波形、啟停機(jī)等有診斷價(jià)值的數(shù)據(jù)，并提供專(zhuān)業(yè)的診斷圖譜?？杉皶r(shí)識(shí)別機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)故障的早期征兆、對(duì)故障原因、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢(shì)做出正確判斷，從而及時(shí)消除故障隱患，避免事故的發(fā)生，提高設(shè)備的可靠性，降低維修成本，增強(qiáng)企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。以2臺(tái)新氫壓縮機(jī)為例，對(duì)前期故障進(jìn)行診斷分析。

（1）汽油加氫車(chē)間新氫壓縮機(jī)K-301A 1#缸殼體和2#缸殼體振動(dòng)超標(biāo)分析。汽油加氫車(chē)間新氫壓縮機(jī)K-301A概貌圖見(jiàn)圖2。

從圖3可以看出，1#缸桿沉降量從8月4日至10月初逐步升高，變化量＞90 μm。圖4反映，2#缸桿沉降量從8月4日至10月下旬變化量＞80 μm。圖5可知1#缸殼體振動(dòng)沖擊峰值8月4日至11月底變化＞100 m/s2。圖6可看出，2#缸殼體振動(dòng)沖擊峰值8月4日至11月底變化也超過(guò)100 m/s2。圖7可知1#缸和2#缸的氣閥溫度變化在10℃以?xún)?nèi)。

圖8 汽油加氫車(chē)間新氫壓縮機(jī)K-302A機(jī)組概貌圖

圖9 2#缸桿沉降量

圖10 單值棒圖

診斷結(jié)論：從活塞桿運(yùn)行趨勢(shì)上分析，從8月4日起汽油加氫車(chē)間新氫壓縮機(jī)K-301A活塞桿沉降量異常增大，相對(duì)變化超過(guò)80 μm，超過(guò)報(bào)警線(xiàn)，沉降波形在缸頭處存在顯著波動(dòng)。從振動(dòng)趨勢(shì)上分析，伴隨活塞桿沉降異常變化趨勢(shì)，1#氣缸缸體和2#氣缸缸體振動(dòng)沖擊峰值顯著增大，已超過(guò)機(jī)組報(bào)警值甚至接近停車(chē)值。從氣閥溫度趨勢(shì)分析，氣閥溫度無(wú)明顯異常，變化值在10℃以?xún)?nèi)。

綜上分析可知，1#氣缸和1#氣缸支撐環(huán)、活塞環(huán)可能已發(fā)生磨損，缸頭處可能已存在拉缸。建議立即停車(chē)檢修氣缸磨損情況。

（2）汽油加氫車(chē)間新氫壓縮機(jī)K-302A2#缸桿沉降量超標(biāo)分析。汽油加氫車(chē)間新氫壓縮機(jī)K-302A機(jī)組概貌圖見(jiàn)圖8。機(jī)組2#缸桿2014年3～11月沉降量見(jiàn)圖9，單值棒圖見(jiàn)圖10。圖11 K-302A沉降量及歷史參數(shù)見(jiàn)圖11。

圖11 K-302A沉降量及歷史參數(shù)

從圖11可以看出，機(jī)組2#缸桿沉降量從2014年3月中旬起一直保持在3500 μm左右（2#缸桿沉降量報(bào)警值為500 μm，危險(xiǎn)值為700 μm），處于嚴(yán)重超標(biāo)狀態(tài)（但變化量不明顯）。根據(jù)沉降量波動(dòng)變化運(yùn)行狀態(tài)圖及沉降量歷史比較圖，可知2#缸桿沉降量超標(biāo)原因是2#缸支撐活塞環(huán)存在嚴(yán)重磨損。建議密切跟蹤機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，合理安排檢修，檢查機(jī)組支撐環(huán)、活塞環(huán)、填料等原件的磨損情況。

五、結(jié)束語(yǔ)

大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的在線(xiàn)狀態(tài)的推廣和實(shí)施將進(jìn)一步提高關(guān)鍵機(jī)組設(shè)備的整體管理水平，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)的裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的大目標(biāo)打好基礎(chǔ)，并最終為提高企業(yè)設(shè)備安全管理水平和提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力發(fā)揮積極作用。