熱采鍋爐及水處理系統(tǒng)的故障分析與處理

徐邈峰

（遼河油田金海采油廠，遼寧盤錦 124010）

0 引言

注汽鍋爐是稠油開發(fā)的主要熱采設(shè)備，有時(shí)又被稱為熱采注汽鍋爐。其鍋爐及水處理系統(tǒng)又包含許多子系統(tǒng)（如燃燒、汽水、抽風(fēng)等），這些子系統(tǒng)又各自包含著許多的次級(jí)系統(tǒng)及復(fù)雜部件，這些部件之間相互聯(lián)系、相互影響，一旦其中的某一部分出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致鍋爐停爐、無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，影響油田的生產(chǎn)。因此，有必要對(duì)油田注汽鍋爐及水處理系統(tǒng)的故障進(jìn)行分析和研究，以盡快修復(fù)故障，減少安全事故，保障員工的安全，確保油田生產(chǎn)的持續(xù)性。

1 熱采鍋爐及水處理系統(tǒng)概況

熱采鍋爐是根據(jù)用途進(jìn)行分類的一種鍋爐類型，是石油、天然氣開采過程中用到的一種設(shè)備。它主要用于對(duì)地下難以開采的粘稠原油進(jìn)行加熱而后進(jìn)行開采（這個(gè)過程稱為“熱采”），在這個(gè)過程中所使用的鍋爐就稱之為熱采鍋爐。熱采鍋爐通常以石油開采過程中產(chǎn)生的廢氣、廢油、含油廢水做為燃料，應(yīng)用的針對(duì)性很強(qiáng)。

熱采鍋爐的水處理系統(tǒng)故障處理旨在防止發(fā)生不良現(xiàn)象，如水垢形成、腐蝕以及鍋爐加熱設(shè)備的不良發(fā)展等。水在鍋中被加熱后會(huì)沸騰、蒸發(fā)，為化學(xué)反應(yīng)和水中雜質(zhì)的形成提供了條件，當(dāng)這些雜質(zhì)在鍋爐用水中達(dá)到飽和狀態(tài)就會(huì)在鍋爐內(nèi)產(chǎn)生大量水垢，不僅導(dǎo)致能源浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)腐蝕鍋爐。加強(qiáng)鍋爐的凈水管理可以確保水質(zhì)符合給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，保障鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保運(yùn)行。

2 熱采鍋爐及水處理系統(tǒng)的故障分析

2.1 基本分析理論

隨著人工智能故障診斷技術(shù)不斷進(jìn)步，可以根據(jù)故障分析預(yù)測(cè)時(shí)間，分為長期、中期和短期3 個(gè)不同時(shí)間長度對(duì)故障進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。其中，長期是指時(shí)間在一個(gè)月以上，目的是為了延長鍋爐的使用壽命和制定長遠(yuǎn)的維修保養(yǎng)計(jì)劃；中期的故障分析預(yù)測(cè)時(shí)間約一周，主要是對(duì)鍋爐未來短時(shí)期內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，制定維修保養(yǎng)計(jì)劃；短期就是在一天的時(shí)間內(nèi)對(duì)鍋爐運(yùn)行狀況的預(yù)測(cè)。應(yīng)根據(jù)鍋爐的運(yùn)行狀況，科學(xué)地對(duì)鍋爐及其水處理系統(tǒng)的故障進(jìn)行長期、中期和短期的預(yù)測(cè)分析，并及時(shí)做好處理預(yù)案，避免影響生產(chǎn)進(jìn)度，造成經(jīng)濟(jì)和人員的損失。

2.2 鍋爐運(yùn)行故障分析方法

2.2.1 線性回歸分析

線性回歸的分析方法就是通過記錄鍋爐及水處理系統(tǒng)在日常運(yùn)行中的一系列工作情況，通過尋找不完全變量間的數(shù)據(jù)對(duì)比，繪制出數(shù)據(jù)曲線圖，再通過數(shù)據(jù)分析找出鍋爐可能存在故障的部位并及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行處理。通過線性回歸分析，可以直觀地看到不同階段的鍋爐及水處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)，從而快速有效地預(yù)測(cè)判斷故障原因并及時(shí)檢修。它是一種非常有效的分析方法，在日常鍋爐故障分析預(yù)測(cè)中使用較為頻繁。

2.2.2 時(shí)間序列分析

時(shí)間序列分析方法是按時(shí)間順序排列鍋爐的使用數(shù)據(jù)，并使用參數(shù)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有序分析。在使用時(shí)間序列分析預(yù)測(cè)鍋爐問題時(shí)，應(yīng)注意零均值和分離殘差平穩(wěn)的假設(shè)，避免出現(xiàn)分析和預(yù)測(cè)不理想、結(jié)果差距大的問題。時(shí)間序列分析方法可以從不同的時(shí)間點(diǎn)分析鍋爐及水處理系統(tǒng)，利用相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)鍋爐的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

2.2.3 灰色模型分析

灰色模型分析方法是根據(jù)灰色理論創(chuàng)建模型，并基于灰色微分方程擬合數(shù)據(jù)序列，以找到微分方程的系數(shù)以獲得灰色模型。該方法不需要用太多的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)于短數(shù)據(jù)工況的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性更高?；疑Ｐ头治霰容^速度快、也不需要太多的原始數(shù)據(jù)，因此減少了分析的時(shí)間和精力，快速又便捷，是一種非常不錯(cuò)的故障分析辦法。

2.3 水處理系統(tǒng)故障的成因及處理

自然水中會(huì)含有懸浮物、膠體等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)使鍋爐出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕的現(xiàn)象，形成嚴(yán)重的安全隱患，影響鍋爐的正常使用。腐蝕問題還會(huì)導(dǎo)致漏水，不僅增加了維修工作量，同時(shí)也浪費(fèi)了水資源。因此一定要對(duì)鍋爐水處理系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)的檢查維修并及時(shí)處理，保障鍋爐的安全使用和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。鍋爐的水處理系統(tǒng)對(duì)其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要影響，還可以減少對(duì)環(huán)境的污染，應(yīng)根據(jù)國家規(guī)定的鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合鍋爐的實(shí)際情況來選擇適合的鍋爐水處理系統(tǒng)，并做好水處理系統(tǒng)的故障分析和處理工作。

鍋爐水處理系統(tǒng)中最常見的故障是腐蝕問題。在鍋爐運(yùn)行期間，會(huì)有大量的空氣進(jìn)入設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部，容易造成鍋爐內(nèi)部的氧化、腐蝕，水處理系統(tǒng)長期運(yùn)行所形成的水垢和泥垢、水中的氯離子也會(huì)腐蝕水處理系統(tǒng)，這將成為嚴(yán)重的安全隱患，如管道爆炸。防腐蝕不僅可以減少安全隱患和故障損失，保障鍋爐的正常運(yùn)行，還可以減少水資源的浪費(fèi)，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。

3 熱采鍋爐及水處理系統(tǒng)常見故障的預(yù)防及處理

3.1 完善鍋爐管理隊(duì)伍，落實(shí)管理工作

（1）為保障鍋爐的使用和維護(hù)，需要建立完善的鍋爐管理隊(duì)伍，確保每臺(tái)鍋爐都有專業(yè)的人員負(fù)責(zé)。同時(shí)還要有專人從事鍋爐的操作和管理工作，記錄好鍋爐的運(yùn)行情況和基礎(chǔ)資料以及對(duì)鍋爐的其他維護(hù)保養(yǎng)、檢測(cè)記錄、工作狀況運(yùn)行等。

（2）企業(yè)要落實(shí)鍋爐管理隊(duì)伍人員的管理工作責(zé)任和具體的工作內(nèi)容，完善鍋爐管理維護(hù)的相關(guān)制度，如編寫安全作業(yè)指導(dǎo)書，完善應(yīng)急預(yù)案、操作流程和制度標(biāo)準(zhǔn)等，將鍋爐的安全維護(hù)工作真正落到實(shí)處。

（3）落實(shí)對(duì)鍋爐專業(yè)人員的管理工作，明確鍋爐專業(yè)人員的工作內(nèi)容和職責(zé)，做到事事落實(shí)、責(zé)任明確，減少出現(xiàn)問題后員工之間推卸責(zé)任的現(xiàn)象，從制度和機(jī)構(gòu)方面落實(shí)鍋爐及水處理系統(tǒng)的故障處理。完善的鍋爐管理隊(duì)伍管理可以最大限度保障鍋爐維護(hù)人員的人員配置，減少維修處理不及時(shí)的情況。

（4）除了落實(shí)管理制度，還要強(qiáng)化制度的執(zhí)行力度，要明確責(zé)任追究的條款，并且可以利用績效考核保障鍋爐及水處理管理和故障處理工作的質(zhì)量、效率，提高工作效率。

3.2 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，保障設(shè)備正常使用

（1）鍋爐的故障預(yù)防和處理一定要從現(xiàn)場(chǎng)管理做起，對(duì)設(shè)備要做到例行保養(yǎng)與間歇性保養(yǎng)相結(jié)合，對(duì)鍋爐安全運(yùn)行的狀況進(jìn)行按時(shí)檢測(cè)，確保鍋爐正常運(yùn)行。這就要求單位建立關(guān)于鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的分類賬，加強(qiáng)對(duì)鍋爐使用的現(xiàn)場(chǎng)管理，對(duì)各類運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)督，定期組織專業(yè)人員對(duì)鍋爐的狀況進(jìn)行檢查維修，并且及時(shí)記錄檢查的情況，讓鍋爐的數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)可查，將鍋爐的維護(hù)落到實(shí)處。例如，加強(qiáng)水汽系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和管理，做好水質(zhì)的檢測(cè)工作，保證水質(zhì)符合使用標(biāo)準(zhǔn)，而合格的水中雜質(zhì)含量較少，可以有效減少鍋爐內(nèi)因?yàn)槭軣岫a(chǎn)生的水垢，減少能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

（2）燃燒不完全，造成極大的燃料損失，不利于鍋爐保證單位的經(jīng)濟(jì)性。要保證燃燒穩(wěn)定，做到爐內(nèi)燃料充分的同時(shí)避免爐膛內(nèi)氣體引發(fā)爆炸的危險(xiǎn)情況。對(duì)于風(fēng)煙系統(tǒng)，要重點(diǎn)做好鍋爐鼓風(fēng)，避免溫度較高的火焰?zhèn)恕?/p>

（3）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理工作，對(duì)鍋爐工作時(shí)的狀態(tài)以及工作數(shù)據(jù)和檢查記錄的情況進(jìn)行記錄。監(jiān)測(cè)鍋爐的運(yùn)行情況，可以保證鍋爐設(shè)備的正常使用和問題預(yù)測(cè)，及時(shí)檢修處理，確保生產(chǎn)的正常運(yùn)行。一旦水處理不當(dāng)則很可能造成鍋爐設(shè)備的破裂，因此提升作業(yè)人員專業(yè)技能，做好應(yīng)對(duì)措施，可以保證鍋爐設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

（4）除了從鍋爐維護(hù)的制度方面入手，企業(yè)還要提高相關(guān)技術(shù)人員的操作能力，確保他們的操作符合規(guī)范，杜絕違規(guī)操作行為。對(duì)基層操作人員要進(jìn)行操作方法的培訓(xùn)，同時(shí)制定常見故障的處理辦法文件，提高作業(yè)人員的技能，減少鍋爐出現(xiàn)故障的情況，即使發(fā)生也要保證專業(yè)人員可以迅速處理解決問題。例如，在針對(duì)鍋爐安全閥這一安全防護(hù)設(shè)施的維護(hù)和故障處理，專業(yè)人員需要根據(jù)閥體滲漏的現(xiàn)象判斷出現(xiàn)故障部位，如由于螺栓緊力不夠、閥體結(jié)合面平整度不夠等原因。專業(yè)人員還需要充分了解這些可能存在故障的部位，以便在出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)進(jìn)行排查，盡快找出問題所在并及時(shí)處理。同時(shí)還要加強(qiáng)專門員工鍋爐及水處理的培訓(xùn)：一是定期組織員工接受有關(guān)鍋爐及水處理結(jié)構(gòu)、工作知識(shí)的培訓(xùn)，增加他們關(guān)于鍋爐及水處理系統(tǒng)的知識(shí)；二是培訓(xùn)員工的處理故障能力，通過平時(shí)工作中遇到的實(shí)際案例分析以及故障實(shí)訓(xùn)，提高員工對(duì)處理鍋爐腐蝕問題的能力。

3.3 采取措施，解決水處理系統(tǒng)腐蝕問題

在鍋爐有的使用過程中，由于水質(zhì)和溫度等原因，水處理系統(tǒng)不避免地會(huì)產(chǎn)生腐蝕問題。當(dāng)水處理系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕問題時(shí)，一定要及時(shí)解決，目前常見的預(yù)防措施是脫氧和腐蝕防護(hù)。通風(fēng)和腐蝕保護(hù)意味著，如果鍋爐中的水溫不低于95 ℃則鍋爐必須脫氧，以減少設(shè)備運(yùn)行過程中因大量空氣被帶入系統(tǒng)所造成的腐蝕，否則很可能會(huì)使給水系統(tǒng)和零部件受到腐蝕、帶來安全隱患。同時(shí)，在日常的設(shè)備檢查和維護(hù)中，一定要注意觀察水處理系統(tǒng)的腐蝕問題，一旦發(fā)現(xiàn)就要及時(shí)采取維護(hù)措施。另外，還要注意會(huì)導(dǎo)致鍋爐腐蝕的多種因素并特別留意腐蝕情況，及時(shí)除氧和去除水垢，對(duì)水處理系統(tǒng)的日常保養(yǎng)一定要做到位，進(jìn)而減少因保養(yǎng)不當(dāng)而導(dǎo)致的腐蝕問題，避免出現(xiàn)安全事故。

4 結(jié)束語

在稠油開采過程中，熱采鍋爐是非常重要的設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致采油作業(yè)暫停。因此，一定要重視熱采鍋爐及水處理的重要性，提高專業(yè)人員對(duì)熱采鍋爐及水處理系統(tǒng)故障分析和處理的專業(yè)知識(shí)和解決能力。同時(shí)，在日常工作中還應(yīng)注意：加強(qiáng)對(duì)熱采鍋爐的保養(yǎng)和維護(hù)，減少故障的出現(xiàn)；在運(yùn)行中做好故障的分析和預(yù)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)管理工作，確保鍋爐故障的及時(shí)修復(fù)，保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行。