淺談設(shè)備故障診斷技術(shù)在LNG工廠的應(yīng)用

褚長武

寧夏哈納斯液化天然氣有限公司，中國·寧夏 銀川 750021

設(shè)備故障；診斷技術(shù)；LNG

1 引言

2019年10月，筆者有幸與來自不同化工企業(yè)的工程師在本特利狀態(tài)技術(shù)學(xué)院進行了機械設(shè)備故障診斷的培訓(xùn)與交流，深受鼓舞與震撼。一方面為有這樣的交流機會，把各種經(jīng)驗、新知識帶到LNG 這個大家庭而心潮澎湃；另一方面又為自已接觸到許多新知識和先進的理論，為設(shè)備故障診斷發(fā)展水平的超前而感到震撼。在學(xué)習交流過程中，大家暢所欲言，根據(jù)各個企業(yè)實際設(shè)備運行水平，結(jié)合專家的講解，有的放矢地解決、討論了許多實際設(shè)備故障診斷方面的問題，為以后在工作中解決問題，揚長避短，為企業(yè)帶來潛在收益而練好基本功。俗話說，知識是用來分享的，借此機會，筆者將設(shè)備故障診斷方面的一些知識和切身體會，結(jié)合LNG 工廠的設(shè)備，與大家共勉。

2 詳細介紹LNG 工廠大型機組的system1系統(tǒng)

LNG 工廠大型機組的system1 系統(tǒng)，是一套非常重要的監(jiān)測系統(tǒng)，它為LNG 工廠四大離心機組的安全運行及故障診斷保駕護航。數(shù)據(jù)可遠傳，為相關(guān)技術(shù)人員、管理人員隨時監(jiān)控壓縮機的運行狀態(tài)帶來極大的方便。設(shè)備的故障診斷的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了很多年，發(fā)展到目前最先進的維修方式和策略是協(xié)同工程，但這些發(fā)展目標都是以設(shè)備的故障診斷作為檢測依據(jù)。不管對設(shè)備進行溫度，壓力，運行參數(shù)等的監(jiān)測，但最能反應(yīng)設(shè)備運行狀態(tài)的物理量就是振動，所以振動變化的大小代表一個設(shè)備運行的水平[1]。

其中，設(shè)備的維修方式、策略和系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個階段，如圖1所示。

圖1 設(shè)備發(fā)展階段

對于一套先進的設(shè)備管理系統(tǒng)，我們不僅要監(jiān)控，更重要的是要很好地應(yīng)用在解決實際問題當中。經(jīng)過多年運行，LNG 工廠工程技術(shù)人員也積累了一定的工作經(jīng)驗，將該套技術(shù)應(yīng)用在開停車或是運行過程中，可以用來方便地分析一些跳車或是設(shè)備故障報警的原因，為及時處理設(shè)備故障提供診斷與指導(dǎo)。在中海油、延長石油和埃理奧特等大型公司，也有先進的設(shè)備管理系統(tǒng)，并且對該套系統(tǒng)的應(yīng)用及故障分析應(yīng)用很高。為提高設(shè)備的運行率，通過設(shè)備的故障診斷曲線，早期預(yù)判設(shè)備的故障，確保大型設(shè)備安全平穩(wěn)運行，減少損失，已經(jīng)是設(shè)備管理發(fā)展的必然趨勢。

LNG 工廠除了四大離心式壓縮機的在線振動監(jiān)測外，還對主要運轉(zhuǎn)設(shè)備泵、電機，風機進行離線便攜式振動儀進行監(jiān)測。二通道便攜式測振儀只能測量設(shè)備的一個通頻振動值，無法測量出設(shè)備的頻譜及振幅，這就為設(shè)備的故障診斷帶來了一定的局限。所以設(shè)備的故障診斷分析質(zhì)量的好壞也依賴于有經(jīng)驗的診斷工程師和一臺先進的儀器。

隨著中國工業(yè)的發(fā)展，設(shè)備故障診斷先進的技術(shù)已逐步滲透在各行各業(yè)，如應(yīng)用在LNG 大罐上的溫度熱成像技術(shù)、油液顆粒磨損分析技術(shù)和超聲測厚技術(shù)等，所有這些技術(shù)需要我們更進一步的探索和發(fā)現(xiàn)[2]。

狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用對總維修改進的比重如圖2所示。

圖2 維修改進的比重

3 LNG 工廠設(shè)備故障診斷技術(shù)研究的重要意義

3.1 從安全角度考慮

從安全的角度考慮，研究LNG 工廠設(shè)備故障診斷技術(shù)對于保證LNG 工廠設(shè)備的安全與及時更新具有重要意義，因為這種故障診斷技術(shù)能最大程度、及時、準確、快速地判斷出設(shè)備的故障問題和環(huán)節(jié)所在，發(fā)現(xiàn)這種正在運行或者是潛在的威脅，以保障設(shè)備的安全、平穩(wěn)運行。

3.2 從經(jīng)濟效益和社會效益角度考慮

如果LNG 工廠設(shè)備無法得到及時的更新和故障的排除，往往會導(dǎo)致設(shè)備系統(tǒng)的破壞，嚴重阻礙設(shè)備的投入運行和使用，造成資金的浪費，嚴重者還會嚴重威脅到人們的安全。這種都會影響工作效率，讓企業(yè)浪費很多額外的投資。

3.3 從生產(chǎn)管理和維修原理角度考慮

使用LNG 工廠設(shè)備故障診斷技術(shù)，它能在一次次的排查事故中積累到相關(guān)的處理故障設(shè)備的經(jīng)驗，并且將這些實踐和經(jīng)驗進行總結(jié)，就能更好地掌握設(shè)備故障出現(xiàn)的規(guī)律，從中總結(jié)經(jīng)驗，并且更好地運用這些經(jīng)驗來為以后的設(shè)備故障管理服務(wù)，為以后的生產(chǎn)和決策提供強有力的支持。

4 LNG 工廠設(shè)備故障診斷技術(shù)

4.1 振動監(jiān)測診斷

振動檢測能實時、直觀、精確地對LNG 工廠設(shè)備振動進行檢測，并根據(jù)振動是否異常、是否有規(guī)律來判斷設(shè)備是否運轉(zhuǎn)正常，是LNG 工廠設(shè)備故障診斷的常用方法，也是首選方法。振動檢測主要是先通過測定振動強度，然后通過對振動頻譜分析，最后有針對性地對零部件進行分析而得出科學(xué)診斷結(jié)論的一種診斷方法。通過振動強度分析，可以了解設(shè)備運轉(zhuǎn)是否正常。通過振動頻譜分析，可以清楚設(shè)備發(fā)生問題的環(huán)節(jié)和部位。通過零部件分析，可以準確找出故障，并及時維修。

4.2 溫度檢測技術(shù)

當人的體溫出現(xiàn)變化時，可以利用體溫計來進行測量，以便于保證人們的身體健康。溫度檢測技術(shù)與此類似，當設(shè)備出現(xiàn)故障時，可以通過溫度參數(shù)來進行診斷。在溫度檢測技術(shù)中，包含兩種形式：一種為接觸式測溫技術(shù)，此種方式主要是應(yīng)用在看不見的部位，或者需要進行連續(xù)檢測的部位；另一種為非接觸式測溫技術(shù)，主要用于不安全的部位或者無法接近的部位。

在利用溫度檢測技術(shù)進行檢測時，檢測的過程中非常的簡單，而且所具備的檢測效果也是非常準確的。因此，溫度檢測技術(shù)的應(yīng)用是比較廣泛的，再加上紅外攝像儀的出現(xiàn)及發(fā)展，在對LNG 工廠設(shè)備進行測溫時，更加的直觀和形象。

4.3 潤滑油樣分析

潤滑油在LNG 工廠設(shè)備中循環(huán)流動，攜帶著大量設(shè)備零部件運行工作狀態(tài)的信息。通過對油液磨屑粒形狀和對油液介質(zhì)的物理和化學(xué)成分進行分析識別，可以判斷設(shè)備中零部件的磨損程度、部位和類型，進行故障診斷，這種診斷方法稱之為潤滑油樣分析法，這種診斷方法主要應(yīng)用于LNG 工廠設(shè)備潤滑系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。其中，光譜分析法主要適用于磨屑粒徑小于10um 的磨損顆粒，其診斷準確，分析速度快。

4.4 無損檢測技術(shù)的分析

無損故障檢測技術(shù)指的是在不破壞零件表面的情況下，采用一種滲透的檢測方法對零件表面以及內(nèi)部的輕微損傷進行檢測，無損檢測的主要方法包括滲透檢測、磁粉檢測、渦流檢測、超聲檢測、聲發(fā)射檢測、紅外檢測、光全息檢測、聲全息檢測等，其主要用于檢測在煤礦綜掘設(shè)備某一零件存在工藝缺陷以及輕微裂痕，由于篇幅有限，將不會舉例說明，關(guān)于LNG 工廠設(shè)備無損檢測方面的文獻也較多。

5 故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢

5.1 故障診斷方法的融合

一般來說，某一種診斷方法的適用范圍有限且只能對某一參數(shù)以及某幾個參數(shù)的信息進行收集分析，對于故障類別的識別有限，隨著當前各類診斷技術(shù)研究的不斷深入，診斷技術(shù)可以利用振動、噪聲、油液、應(yīng)力、電磁、射線等多種信息實施診斷。

5.2 信號處理

技術(shù)故障診斷技術(shù)的長遠發(fā)展與系統(tǒng)設(shè)計關(guān)系密切，是進行監(jiān)測控制、自治控制等系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。隨著故障診斷技術(shù)和監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，數(shù)學(xué)工具定會扮演越來越重要的作用。因此，大力發(fā)展信號處理技術(shù)是十分必要的。

5.3 實現(xiàn)故障診斷技術(shù)的遠程化和網(wǎng)絡(luò)化

在當前LNG 工廠設(shè)備故障診斷技術(shù)中，多存在著設(shè)備開發(fā)利用率低、信息與技術(shù)不易共享、開發(fā)和維護費用較高等弊端，這些都是需要及時改正的。此外，在當前的故障診斷技術(shù)中，對診斷規(guī)則的收集不夠全面，使系統(tǒng)的診斷能力低，故障無法排除等。這些統(tǒng)統(tǒng)需要與遠程化和網(wǎng)絡(luò)化的技術(shù)設(shè)備相結(jié)合進行改進，這樣在設(shè)備出現(xiàn)問題時就能及時、準確的進行排除，并能實現(xiàn)診斷規(guī)則和相關(guān)知識的共享，形成一個真正完善的LNG 工廠設(shè)備故障管理體系。

5.4 傳感器與監(jiān)測儀器廣泛應(yīng)用

LNG 工廠設(shè)備故障診斷主要靠傳感器和監(jiān)測儀器，但現(xiàn)有的傳感器檢測水平差，檢測數(shù)據(jù)不準確，可靠性差，監(jiān)測儀器功能單一，監(jiān)測技術(shù)水平低，這些都已經(jīng)遠遠不能適應(yīng)LNG 工廠設(shè)備故障診斷的需要，迫切需要研發(fā)出先進的多功能型的傳感器和監(jiān)測儀器。因為每種檢測方法對不同故障的敏感程度不同，所以研發(fā)時要從準確選擇振動、溫度、噪音、油液中磨屑及其形態(tài)等參量入手，要使傳感器和監(jiān)測儀器能快速準確識別故障，能在LNG 工廠設(shè)備故障診斷領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

6 結(jié)語

總之，社會在發(fā)展，時代在進步，我們只有通過學(xué)習新技術(shù)、新知識才不會被社會所淘汰。在LNG 這個大家庭里，我們不但要遵守法律法規(guī)，遵守規(guī)章制度，檢修規(guī)程，而且要不斷學(xué)習新知識，提升自己的專業(yè)技能，才為工廠的發(fā)展壯大貢獻一份力量。