離心式壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷系統(tǒng)方案

陳國(guó)慶 年 濤 王嗣晨 趙明勝

（開封空分集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院，河南 開封475004）

唐山東華鋼鐵有限公司KDON（Ar）-15000/15000/500（Y）型空分裝置為外壓縮流程，由開封空分集團(tuán)成套，于2014年3月一次性氧、氮、氬開車并考核達(dá)標(biāo)。空分裝置的主空壓機(jī)選用開封空分集團(tuán)的離心式空壓機(jī)，機(jī)組氣量為83 000Nm3/h，出口壓力為0.52MPa（G）；氮壓機(jī)選用交大賽爾的離心式氮壓機(jī)，機(jī)組氣量為180 00Nm3/h，出口壓力為2.5MPa（G）；遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)選用鄭州恩普特eM3000產(chǎn)品。

空壓機(jī)和氮壓機(jī)分別作為空分裝置和煉鋼工藝原料氣的關(guān)鍵性咽喉機(jī)組，正常狀況下需要保證工作的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和有計(jì)劃的停車檢修，壓縮機(jī)故障時(shí)從故障征兆出現(xiàn)到發(fā)生時(shí)間很短，進(jìn)而故障處理需要準(zhǔn)確無誤性和時(shí)效性。遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)通過對(duì)機(jī)組軸振動(dòng)和位移等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷，能盡量提前發(fā)現(xiàn)異常問題，從而及早發(fā)現(xiàn)和消除故障隱患，并縮短故障排除所需時(shí)間，保證裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)，提高裝置的整體效益［1］。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

完整的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)分為3個(gè)不同的層，即遠(yuǎn)程層監(jiān)控診斷層、Internet層和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)層，其中遠(yuǎn)程層為診斷中心的主體，Internet層為數(shù)據(jù)通信支撐，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)層為診斷分析數(shù)據(jù)的來源。如圖1所示：

遠(yuǎn)程診斷中心的Web服務(wù)器訪問設(shè)在各用戶現(xiàn)場(chǎng)的eM3000系統(tǒng)診斷服務(wù)器，并讀取該服務(wù)器中的數(shù)據(jù)（現(xiàn)場(chǎng)企業(yè)級(jí)eM3000系統(tǒng)診斷數(shù)據(jù)服務(wù)器可與Web瀏覽站用同一臺(tái)服務(wù)器）。遠(yuǎn)程用戶同本地用戶一樣，看到的是現(xiàn)場(chǎng)ICS3000數(shù)據(jù)采集器按照設(shè)定規(guī)則采集并存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，或者是當(dāng)前的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

機(jī)組的軸振、軸位移測(cè)量，通過機(jī)組就地電渦流傳感器的前置器（派利斯PT2010系列）BUF緩沖接口同軸電纜連接輸出原始信號(hào)［1］，包括：

1.1.1 交流直接輸入。未濾波數(shù)據(jù)，用于時(shí)間波形、通頻軌跡顯示，獲得正確幅值、相位；

1.1.2 交流矢量濾波輸入。用于波德圖、極坐標(biāo)繪圖，獲得高分辨率圖形和正確的相位信息；

1.1.3 交流抗混濾波輸入。用于頻譜類分析圖形繪制顯示、提純軌跡類繪圖，避免頻率混疊；

圖1

1.1.4 直流輸入。用于軸中心線位置繪制顯示。

以上信號(hào)進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集診斷服務(wù)器完成分析，服務(wù)器具備完善的數(shù)據(jù)預(yù)處理能力，采用的分析方法如：時(shí)波分析，頻譜分析，軸心軌跡，空間全矢譜分析，小波分析，波德圖和極坐標(biāo)圖分析，三維頻譜分析等。

現(xiàn)場(chǎng)側(cè)數(shù)據(jù)交換機(jī)需要提供一個(gè)固定IP，用以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的安全通訊。

1.2 Internet層

Internet層是系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹螌?，可以支持不同地域的企業(yè)級(jí)eM3000在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的接入，獲得遠(yuǎn)程故障診斷中心的診斷服務(wù)，同時(shí)也為處于不同地域的咨詢專家或企業(yè)在外出差的領(lǐng)域?qū)＜以L問遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)。

eM3000系統(tǒng)提供專門的WEB程序，以滿足網(wǎng)上所允許的計(jì)算機(jī)上使用IE瀏覽而無需其他任何軟硬件。

1.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)

遠(yuǎn)程診斷中心是分布于各個(gè)企業(yè)的eM3000系統(tǒng)的故障診斷專家知識(shí)支持中心，由多臺(tái)遠(yuǎn)程診斷工作站、信息系統(tǒng)工作站、中心數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)控服務(wù)器和中心Web服務(wù)器等組成，構(gòu)成一個(gè)集信息處理、智能推理和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等功能的復(fù)雜系統(tǒng)。

遠(yuǎn)程診斷中心具有更豐富的專家診斷知識(shí)，包括國(guó)內(nèi)外研究成果和現(xiàn)場(chǎng)診斷經(jīng)驗(yàn)提煉出的具有權(quán)威性的專家診斷知識(shí)，當(dāng)遠(yuǎn)程用戶提交設(shè)備運(yùn)行信息并提出診斷要求后，中心可給出更加準(zhǔn)確的診斷結(jié)論。

遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)通過軟件自動(dòng)分析和診斷專家會(huì)診分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)子或聯(lián)軸器不對(duì)中、不平衡、軸瓦損壞、止推瓦損壞、油膜振蕩、壓縮機(jī)喘振等故障診斷分析。

2 軟硬件組成

2.1 機(jī)組側(cè)監(jiān)控診斷主要軟硬件（見表1）

表1

2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)（見表2）

表2

3 系統(tǒng)調(diào)試

對(duì)于在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性非常重要，一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和分析診斷場(chǎng)所有一定距離，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作自連性、可靠性至少要進(jìn)行兩次以上測(cè)試。

首先現(xiàn)場(chǎng)通過組態(tài)程序進(jìn)行采集模式、通道布置、靈敏度、傳感器類型等一系列設(shè)置，下載給數(shù)據(jù)采集器，完成現(xiàn)場(chǎng)采集系統(tǒng)的組態(tài)編譯。

當(dāng)測(cè)試由于系統(tǒng)掉網(wǎng)、振動(dòng)信號(hào)丟失或恢復(fù)引起故障時(shí)，信號(hào)采集方式的轉(zhuǎn)換能否重新工作，這個(gè)過程必須是全自動(dòng)的，否則任何一個(gè)環(huán)節(jié)可能因無人在現(xiàn)場(chǎng)而引起整套系統(tǒng)的癱瘓。

測(cè)試Internet網(wǎng)絡(luò)鏈接層，拔掉網(wǎng)線數(shù)分鐘后，現(xiàn)場(chǎng)采集器自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)，并正常運(yùn)行；關(guān)閉采集器電源數(shù)分鐘，保持服務(wù)器工作正常，然后恢復(fù)采集器供電，采集器自動(dòng)上網(wǎng)并正常工作；斷開渦流傳感器信號(hào)，數(shù)分鐘后采集模式變化為自由采集，然后恢復(fù)振動(dòng)信號(hào)，數(shù)分鐘后采集模式變?yōu)橥秸芷诓杉?/p>

4 診斷服務(wù)

4.1 電話診斷咨詢

在現(xiàn)場(chǎng)用戶裝置出現(xiàn)影響正常運(yùn)行的故障或故障隱患時(shí)，應(yīng)用戶要求，可提供相關(guān)電話診斷服務(wù)，如：故障診斷理論咨詢、故障處理辦法咨詢、現(xiàn)場(chǎng)操作注意事項(xiàng)咨詢、檢維修方案策略咨詢等。

4.2 24小時(shí)預(yù)警服務(wù)

當(dāng)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到用戶裝置運(yùn)行異常或出現(xiàn)影響到安全運(yùn)行故障時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過短信的方式把報(bào)警信息發(fā)送給用戶方指定負(fù)責(zé)人；開空項(xiàng)目負(fù)責(zé)人會(huì)根據(jù)短信報(bào)警的等級(jí)不同，及時(shí)與用戶相應(yīng)聯(lián)系人進(jìn)行電話溝通。

4.3 定期遠(yuǎn)程診斷服務(wù)及書面診斷報(bào)告

裝置定期狀態(tài)評(píng)估報(bào)告，專家診斷小組人員針對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)，對(duì)所服務(wù)項(xiàng)目裝置提供運(yùn)行狀態(tài)分析評(píng)估，并出具書面報(bào)告。

5 故障處理

該裝置空壓機(jī)自開車運(yùn)行后，高、低壓側(cè)振動(dòng)值一直平穩(wěn)地運(yùn)行在40um左右，經(jīng)半年運(yùn)行后，空壓機(jī)低壓側(cè)軸振動(dòng)值逐漸上升至60um，公司診斷專家經(jīng)過診斷軟件分析，對(duì)徑向、軸向所有的動(dòng)態(tài)信號(hào)和靜態(tài)信號(hào)進(jìn)行融合，結(jié)合實(shí)時(shí)的空壓機(jī)運(yùn)行電流和排氣壓力，認(rèn)為是電機(jī)和空壓機(jī)連接的聯(lián)軸器連接問題，利用全廠停車檢修時(shí)間，拆卸空壓機(jī)聯(lián)軸器重新做動(dòng)平衡，安裝開車后振動(dòng)值至今一直穩(wěn)定在20um左右。

6 結(jié)語

遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，使人們擺脫距離的約束，讓信息互聯(lián)代替人的移動(dòng)。在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)異地查看機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，以數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳遞替代人在地域上的奔波，大大提高故障問題處理速度。

通過對(duì)遠(yuǎn)程側(cè)離心壓縮機(jī)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的監(jiān)控和分析診斷，提供多種專業(yè)診斷和分析報(bào)告，及時(shí)準(zhǔn)確掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及變化趨勢(shì)，對(duì)確保設(shè)備安全、正常和高效運(yùn)行，避免壓縮機(jī)帶病運(yùn)行，防止突發(fā)事故的發(fā)生，為設(shè)備的檢修提供了參考依據(jù)，延長(zhǎng)了設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行周期，對(duì)提高設(shè)備綜合管理水平，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益有著積極的作用。

［1］王福利.壓縮機(jī)組（石油化工廠設(shè)備檢修手冊(cè)）［Z］，2007.