設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)在天然氣凈化廠應(yīng)用前景分析

陳星 宋永寧 魏巍 代有亮 曹國(guó)軍（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西榆林718500）

設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)在天然氣凈化廠應(yīng)用前景分析

陳星 宋永寧 魏巍 代有亮 曹國(guó)軍（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西榆林718500）

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)是設(shè)備現(xiàn)代化管理的重要組成部分，對(duì)保證工廠正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。本文重點(diǎn)闡述了天然氣凈化廠設(shè)備管理現(xiàn)狀，建議對(duì)生產(chǎn)任務(wù)重、設(shè)備種類多、設(shè)備運(yùn)行年限長(zhǎng)、設(shè)備維修管理主要以事后維修和定期維修的天然氣凈化廠使用設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)，使設(shè)備的維修管理從計(jì)劃性維修、事故性維修逐步過渡到以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷；預(yù)防性維修

1　狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷簡(jiǎn)介

1.1概念

狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，在設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆卸情況下，通過各種手段，掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，判定產(chǎn)生故障的部位和原因，并預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)設(shè)備未來的狀態(tài)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)是識(shí)別設(shè)備在運(yùn)行過程中有無故障，明確故障的嚴(yán)重程度，做出故障趨勢(shì)分析，是一種簡(jiǎn)易診斷；故障診斷是確定設(shè)備故障部位，確定故障原因，并提出維修建議，是一種精密診斷。

1.2目的

設(shè)備故障診斷主要是為了及時(shí)預(yù)防、診斷、消除設(shè)備故障，對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行必要指導(dǎo)。制定合理的監(jiān)測(cè)維修制度，保證發(fā)揮最大設(shè)計(jì)能力的同時(shí)延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低維護(hù)費(fèi)用，通過監(jiān)檢測(cè)、分析、性能評(píng)估等，為設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理制造及生產(chǎn)過程提供數(shù)據(jù)和信息。

2　應(yīng)用背景

石油、化工、能源等行業(yè)許多設(shè)備如壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等都是生產(chǎn)線上關(guān)鍵設(shè)備，這些設(shè)備一旦發(fā)生故障停機(jī)，輕者影響產(chǎn)量，重者會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)線，整個(gè)裝置、整個(gè)工廠停止生產(chǎn)，由此看來，關(guān)鍵設(shè)備的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)。

我廠設(shè)備共計(jì)644臺(tái)，涉及設(shè)備多，管理難度大，近年來，部分設(shè)備、管線、閥門等腐蝕老化問題日益凸顯，由設(shè)備腐蝕失效導(dǎo)致裝置異常停車頻次上升，且部分生產(chǎn)設(shè)施已不滿足現(xiàn)行安全管理規(guī)范，需堅(jiān)持開展隱患大排查，及時(shí)組織整改、治理。

我廠的設(shè)備維修主要以事后維修、定期維修為主，預(yù)測(cè)維修處于發(fā)展階段，目前用軸承故障分析儀每月對(duì)泵和電機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。所謂事后維修是指設(shè)備運(yùn)行至壞了之后才維修；定期維修是指按照預(yù)定的時(shí)間間隔或檢修周期，對(duì)設(shè)備做維修、調(diào)整和更換備件；預(yù)測(cè)維修是有計(jì)劃的對(duì)設(shè)備做檢查和測(cè)試，以確定其健康狀態(tài)，必要時(shí)才進(jìn)行維修。因此，對(duì)一些重要裝置、關(guān)鍵設(shè)備、特殊部位進(jìn)行檢測(cè)、跟蹤，將設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作推廣應(yīng)用到工廠設(shè)備管理中顯得極為重要。

3　設(shè)備監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)的分類和選用

3.1設(shè)備監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)的分類和選用

設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)以包括傳感器在內(nèi)的儀器設(shè)備和計(jì)算機(jī)為技術(shù)手段，結(jié)合監(jiān)測(cè)對(duì)象的特殊性，有針對(duì)性的對(duì)各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)做出實(shí)時(shí)評(píng)估，對(duì)故障提前預(yù)報(bào)并做出診斷，變故障停機(jī)為計(jì)劃停機(jī)，減少停機(jī)或避免事故擴(kuò)大化，對(duì)設(shè)備的維修管理從計(jì)劃性維修、事故性維修逐步過渡到以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修。常見的設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)有計(jì)算機(jī)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、表盤式的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器以及便攜測(cè)振表。

對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備常常選用功能齊全、作用多、綜合性能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。天然氣凈化廠處于氣田的核心地位，天然氣凈化裝置運(yùn)行的好壞直接關(guān)系著產(chǎn)品氣外輸是否合格，設(shè)備一旦出現(xiàn)故障對(duì)裝置影響較為嚴(yán)重，對(duì)此，對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備多、重要設(shè)備多的天然氣凈化廠，選用計(jì)算機(jī)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯得尤為重要。

3.2計(jì)算機(jī)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

以利用紅外檢測(cè)的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)一般以查找發(fā)熱點(diǎn)的重要手段，利用紅外熱成像技術(shù)，它由計(jì)算機(jī)、熱成像儀、軟件分析系統(tǒng)三部分組成，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)溫度非常敏感，溫度感知范圍～273℃～+600℃［1］。

3.2.1檢測(cè)范圍

在運(yùn)行過程中，能產(chǎn)生工作溫度，并由于缺陷導(dǎo)致溫度發(fā)生變化的在用設(shè)備設(shè)施均可列為檢測(cè)對(duì)象。主要類別包括：地面天然氣集輸、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備設(shè)施、壓力容器、地面管道（離心泵、柱塞泵、壓縮機(jī)、儲(chǔ)油罐、沉降罐、分離器）；電氣設(shè)備設(shè)施（變壓器、配電設(shè)施、啟動(dòng)柜、閘刀開關(guān)、高壓線路等）；動(dòng)力設(shè)備（天然氣發(fā)電機(jī)、電機(jī)、輸油泵等）；其它運(yùn)轉(zhuǎn)或運(yùn)行過程中可以發(fā)出熱輻射的設(shè)備設(shè)施等。

慢性鼻竇炎伴鼻息肉形成的原因是多方面的，包括炎癥反應(yīng)、變態(tài)反應(yīng)及細(xì)胞因子、理化刺激及遺傳因素等影響。為了取得理想的療效，該病以手術(shù)治療為主，同時(shí)予以抗炎、抗感染、抗過敏等綜合治療。但目前該病仍未找到特效治療方法，復(fù)發(fā)率仍高達(dá)15%～46%[9]。因此，對(duì)于該病預(yù)防復(fù)發(fā)與提高療效同樣重要。

3.2.2檢測(cè)原理

設(shè)備不停產(chǎn)安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)其原理是利用熱成像儀捕捉設(shè)備不同部位溫差產(chǎn)生的紅外線來判斷設(shè)備的故障部位［2］，在設(shè)備運(yùn)行過程中全面檢測(cè)設(shè)備溫度，將熱成像設(shè)備中錄入影像資料錄入數(shù)據(jù)庫利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)靜設(shè)備點(diǎn)蝕、閥門內(nèi)漏、動(dòng)設(shè)備故障造成的局部溫度升高等現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及診斷分析，及時(shí)進(jìn)行處理，防止設(shè)備事故的發(fā)生。

4　軸承故障分析儀（A30）在天然氣凈化廠的應(yīng)用情況分析

4.1軸承故障分析儀簡(jiǎn)介

軸承故障分析儀（A30）為雙通道數(shù)據(jù)采集器，使用SPM沖擊脈沖技術(shù)和振動(dòng)技術(shù)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行診斷分析。SPM沖擊脈沖技術(shù)使用的是LR/HR技術(shù)，通過測(cè)量沖擊脈沖后得出LR、HR值。經(jīng)過測(cè)量后LR、HR值跟系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析后，可以得出軸承的（A～D）4種運(yùn)行狀態(tài)，狀態(tài)A指軸承狀態(tài)良好；狀態(tài)B指軸承潤(rùn)滑不良，存在潤(rùn)滑油缺乏、油膜過薄現(xiàn)象；狀態(tài)C表示儀器監(jiān)測(cè)到較大的沖擊波，表面已經(jīng)損壞；狀態(tài)D指監(jiān)測(cè)到軸承損壞的典型信號(hào)。對(duì)這四種狀態(tài)儀器經(jīng)過分析后，通過不同顏色反應(yīng)出來。

4.2建立相關(guān)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)制度

我們根據(jù)實(shí)際使用情況，先后對(duì)監(jiān)測(cè)制度修改過3次，對(duì)監(jiān)測(cè)的設(shè)備、測(cè)點(diǎn)的選擇、監(jiān)測(cè)周期、人員的分工等都做了詳細(xì)的規(guī)定，確保監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、有效。并且對(duì)監(jiān)測(cè)出的異常數(shù)據(jù)的處理都做了相關(guān)要求，來確保狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作的進(jìn)行。

4.3軸承振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫的建立

5　狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在天然氣凈化廠的應(yīng)用存在問題分析

5.1沒有形成系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

通過軸承故障分析儀A30只對(duì)泵和軸承建立了數(shù)據(jù)庫，在廠內(nèi)的應(yīng)用可以看出，它作為設(shè)備簡(jiǎn)易診斷儀器比較適用生產(chǎn)的要求，但對(duì)整個(gè)凈化廠，設(shè)備監(jiān)測(cè)需要建立系統(tǒng)的包括各個(gè)裝置區(qū)的單臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)庫，對(duì)所有設(shè)備、電器元件以及容易腐蝕的管線部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，建立數(shù)據(jù)庫，使設(shè)備的維修管理從計(jì)劃性維修、事故性維修逐步過渡到以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修，我廠監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)仍需進(jìn)一步完善。

5.2受環(huán)境因素影響

一是環(huán)境溫度變化對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在影響，由于采取定時(shí)、定點(diǎn)、定設(shè)備的檢測(cè)方式，故隨著環(huán)境溫度的下降，檢測(cè)分析出的設(shè)備設(shè)施表面溫度數(shù)據(jù)持下降趨勢(shì)，對(duì)長(zhǎng)期的比對(duì)檢測(cè)結(jié)果，分析設(shè)備運(yùn)行情況造成影響。

二是受到有保溫層設(shè)備的影響，檢測(cè)效果可能不明顯。

三是設(shè)備在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，如果畫面內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)高溫度和相對(duì)較低溫度的設(shè)備，存在較大溫度差，如果要檢測(cè)相對(duì)較低溫度的設(shè)備，會(huì)造成需要檢測(cè)的設(shè)備圖像模糊，成像困難。

6　結(jié)語

6.1對(duì)于生產(chǎn)任務(wù)重，設(shè)備設(shè)施多，運(yùn)行年限長(zhǎng)，設(shè)備維修管理主要以事后維修、定期維修的天然氣凈化廠，使用設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)迫在眉睫，在設(shè)備管理中引進(jìn)設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)在天然氣凈化廠應(yīng)用前景良好。

6.2對(duì)于天然氣凈化廠建議選取監(jiān)測(cè)區(qū)域更為全面的監(jiān)測(cè)和故障診斷手段專門負(fù)責(zé)設(shè)備、管線管理，形成數(shù)據(jù)庫，方便對(duì)各設(shè)備進(jìn)行綜合對(duì)比分析，同時(shí)聯(lián)系上下游工藝，使設(shè)備的維修管理從計(jì)劃性維修、事故性維修逐步過渡到以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修。

6.3由專門的部門進(jìn)行集中管理，實(shí)行計(jì)劃管理，定時(shí)錄取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，定期分析，并形成分析報(bào)告，提前預(yù)判，減少因設(shè)備故障引起的停車次數(shù)，降低因系統(tǒng)停車造成的經(jīng)濟(jì)損失。

［1］王鐵柱等，設(shè)備不停產(chǎn)安全隱患檢測(cè)系統(tǒng)在天然氣處理廠的應(yīng)用，綠色石化創(chuàng)新集成效能提升～～寧夏青年科學(xué)家論壇石化專題論壇論文集，2015.

［2］于平等，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用，安全，2014（3）：4～6.

3　結(jié)語

本文通過用石墨爐原子吸收光譜法對(duì)食品添加劑檸檬酸

陳星（1986-），女，漢族，陜西人，助理工程師，主要從事工藝技術(shù)工作。