探究石化行業(yè)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷

＊隋美紅

（中海油石化工程有限公司 山東 266101）

在石油化工行業(yè)運(yùn)行中，通過電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的運(yùn)用，可以根據(jù)行業(yè)的運(yùn)行特點(diǎn)，進(jìn)行電氣設(shè)備的檢修及維護(hù)，穩(wěn)步提升設(shè)備的使用效率，為行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供參考。但是，由于石化行業(yè)的特殊性，在電氣設(shè)備使用中，經(jīng)常遇到狀態(tài)監(jiān)測(cè)不合理及故障診斷不及時(shí)的問題，這種現(xiàn)象不僅會(huì)影響設(shè)備的使用效率，也會(huì)增加設(shè)備的管理隱患，無法滿足行業(yè)的持續(xù)化發(fā)展需求。因此，對(duì)于石化行業(yè)而言，需要將電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)作為重點(diǎn)，仔細(xì)分析引發(fā)設(shè)備故障的原因，之后通過各項(xiàng)影響因素分析，提高電氣設(shè)備的運(yùn)行效率，滿足行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展需求。

1.石化行業(yè)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的必要性

結(jié)合石化行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)，電氣設(shè)備作為石化行業(yè)十分重要的組成部分，通過狀態(tài)監(jiān)測(cè)方案，可以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。一般情況下，石化行業(yè)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的必要性如下：第一，節(jié)約成本，滿足行業(yè)的經(jīng)濟(jì)化發(fā)展需求。根據(jù)石化行業(yè)電氣設(shè)備的使用情況，通過設(shè)備狀態(tài)的狀態(tài)檢修，設(shè)備維護(hù)人員可以根據(jù)設(shè)備的使用情況，迅速分析引發(fā)故障的原因，之后通過故障問題的檢查及部件損壞問題的分析，降低設(shè)備的成本，從而實(shí)現(xiàn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行及持續(xù)發(fā)展的目的；第二，及時(shí)排查設(shè)備隱患，消除設(shè)備安全隱患。在石化行業(yè)電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修中，通過設(shè)備故障檢查方案的確定，可以幫助設(shè)備維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，之后通過各項(xiàng)影響因素的分析，設(shè)置實(shí)時(shí)性的檢修方案，避免設(shè)備安全隱患的出現(xiàn)；第三，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的保護(hù)。根據(jù)石化行業(yè)電氣設(shè)備的使用情況，在狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，設(shè)備維護(hù)人員可以根據(jù)設(shè)備的使用狀態(tài)、運(yùn)行溫度等，對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行快速檢查，有效延長設(shè)備的使用狀態(tài)，逐步提升行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力[1]。

2.電氣設(shè)備事后維修與狀態(tài)維修的比較

電氣設(shè)備發(fā)生了故障并實(shí)施維修這種方式叫做事后維修，這種維修方式通常情況下適用于生產(chǎn)影響力小、且非重點(diǎn)設(shè)備。以時(shí)間為基礎(chǔ)預(yù)防檢修方式叫做定期維修，這種檢修方式主要以預(yù)防為主，在工廠中其維修不僅有大修還有小修。指的是檢修的電氣設(shè)備到規(guī)定時(shí)間之外，無論處于哪種狀態(tài)都需要檢修。

預(yù)防性定期檢修在石化等電氣設(shè)備系統(tǒng)安全運(yùn)行中起著非常重要的作用。而且隨著用電單位要求的提高，同時(shí)石化系統(tǒng)在實(shí)際發(fā)展的過程中，已經(jīng)逐漸的將高電壓和大容量作為發(fā)展的方向。但是對(duì)于這種檢修方式在具體試驗(yàn)前必須要斷電，但是有的電氣設(shè)備不能隨意的退出運(yùn)行，因?yàn)楫?dāng)退出之后會(huì)關(guān)系到判斷的準(zhǔn)確性，而且這種方式還無法處理兩次檢修之間的事故。在20世紀(jì)70年代，美國提出了狀態(tài)檢修。這種檢修方式主要將設(shè)備狀態(tài)作為基礎(chǔ)，進(jìn)而有針對(duì)性地對(duì)設(shè)備實(shí)施檢修，基于此，使得設(shè)備可用率得到提升，還能降低檢修的相關(guān)費(fèi)用。

3.石化行業(yè)電氣設(shè)備的故障問題

(1)接觸電阻增大的問題

石化行業(yè)電氣設(shè)備存在著接觸電阻增大的問題。在石化行業(yè)的電氣設(shè)備長期使用中，存在著電氣設(shè)備運(yùn)行周期長、設(shè)備振動(dòng)、氧化頻發(fā)等問題，這些現(xiàn)象不僅會(huì)引發(fā)設(shè)備松動(dòng)問題，也會(huì)出現(xiàn)電流過載的現(xiàn)象，如果上述問題不能及時(shí)處理，會(huì)降低設(shè)備的使用效率，無法滿足行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展需求。如：在電氣設(shè)備維護(hù)及管理中，設(shè)備維護(hù)人員要定期檢查電機(jī)狀態(tài)，但是，由于以往電氣設(shè)備的特殊性，檢修難度較大，最終會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行效果[2]。

(2)電氣設(shè)備安裝的問題

在石化行業(yè)中，電氣設(shè)備安裝不當(dāng)是較為常見的：第一，在電氣設(shè)備安裝中，設(shè)備安裝存在著不規(guī)范的問題，在這種因素的影響下，會(huì)降低設(shè)備的運(yùn)行效率，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)。第二，元件性能不足，設(shè)備性能下降。根據(jù)電氣設(shè)備的使用情況，在電氣設(shè)備的元器件安裝中，存在著元?dú)饧阅懿蛔愕膯栴}，這種情況會(huì)影響設(shè)備的連接狀態(tài)，最終縮短設(shè)備壽命，無法實(shí)現(xiàn)設(shè)備的正常使用。第三，設(shè)備維護(hù)人員。在石化企業(yè)的元器件安裝中，受到設(shè)備的使用效率滯后的限制，會(huì)降低設(shè)備的壽命，無法滿足行業(yè)的持續(xù)發(fā)展需求。因此，在石化行業(yè)運(yùn)行及電氣設(shè)備狀態(tài)檢修中，為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)該將設(shè)備管理作為重點(diǎn)，結(jié)合電氣設(shè)備的使用情況，分析設(shè)備使用中的故障問題，之后通過電氣設(shè)備安裝情況的分析，提高電氣設(shè)備的運(yùn)行效果，滿足行業(yè)的持續(xù)發(fā)展需求[3]。

4.石化行業(yè)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的診斷

(1)明確設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方案

結(jié)合石化行業(yè)的運(yùn)行特點(diǎn)，在電氣設(shè)備狀態(tài)檢修中，為了更好地提高電氣設(shè)備的使用效率，設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)該結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，確定設(shè)備狀態(tài)和監(jiān)測(cè)方案，并結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)及系統(tǒng)維護(hù)進(jìn)行分析：第一，在石化行業(yè)運(yùn)行中，設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的使用情況，設(shè)置運(yùn)保中心配電調(diào)度系統(tǒng)，通過該種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以設(shè)置自動(dòng)化的采控站，之后通過運(yùn)保中心、作業(yè)調(diào)度、集中控制等設(shè)備的運(yùn)行，發(fā)揮狀態(tài)檢修的優(yōu)勢(shì)，為電氣設(shè)備的使用及管理提供參數(shù)支持。第二，在集控站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)備管理者要根據(jù)石化行業(yè)電氣的運(yùn)行狀況，設(shè)置自動(dòng)化的電網(wǎng)調(diào)度方案，通過該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以幫助設(shè)備實(shí)現(xiàn)承上啟下的作用，最終充分發(fā)揮設(shè)備的使用優(yōu)勢(shì)，為設(shè)備的信化采集、監(jiān)視方案的確定及控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)等提供數(shù)據(jù)支持。而且，在集控站處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，會(huì)按照電氣設(shè)備的使用狀態(tài)，分析狀態(tài)監(jiān)測(cè)方案，展現(xiàn)配電系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的目的，為行業(yè)的高質(zhì)量運(yùn)行及持續(xù)化發(fā)展提供參考。第三，在狀態(tài)檢修技術(shù)使用中，通過高壓GIS開關(guān)柜、變壓器及發(fā)電機(jī)組等設(shè)備的運(yùn)用，需要結(jié)合石化行業(yè)的運(yùn)行狀況，分析電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，之后在各種檢修方案使用的情況下，通過離線檢修、運(yùn)行巡視、預(yù)防性試驗(yàn)等，保證設(shè)備在正常的符合性運(yùn)行，展現(xiàn)設(shè)備維護(hù)及設(shè)備管理的優(yōu)勢(shì)[4]。

(2)設(shè)置完善的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在石化行業(yè)運(yùn)行中，電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要性日益顯著，結(jié)合行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)，及時(shí)引入在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，展現(xiàn)設(shè)備正常使用及維護(hù)的價(jià)值。通常情況下，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要做到：第一，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)搭建中，系統(tǒng)主要由SCADA監(jiān)控、保護(hù)測(cè)控、電腦巡查等系統(tǒng)組成，其基本的設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過故障錄波系統(tǒng)、GPS時(shí)鐘系統(tǒng)等設(shè)備的運(yùn)用，達(dá)到設(shè)備一體化、安全性的運(yùn)行目的。而且，通過完善在線系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，之后通過事件記錄、系統(tǒng)分析及狀態(tài)評(píng)估等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備正常使用的目的[5]。第二，在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的篩選及確定中，設(shè)備維護(hù)人員需要根據(jù)設(shè)備的使用狀態(tài)，對(duì)電氣設(shè)備參數(shù)、保護(hù)定值等進(jìn)行分析，之后對(duì)設(shè)備進(jìn)行歸類處理，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全面分析及故障篩選的目的，逐步提升設(shè)備的使用效果，為行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供參考。第三，結(jié)合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用情況，為提高電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)及管理效果，應(yīng)該結(jié)合設(shè)備的使用情況，進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分類。如：在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用中，設(shè)備維護(hù)人員要根據(jù)數(shù)據(jù)的使用情況，分析設(shè)備的使用狀況，之后通過告知信息、事故信息及提示信息等內(nèi)容的綜合分析，避免數(shù)據(jù)資源處理混亂問題的出現(xiàn)，展現(xiàn)系統(tǒng)使用的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的目的[6]。

圖1 電氣設(shè)備狀態(tài)檢修流程

(3)確定診斷方法使用方案

通過對(duì)石化企業(yè)運(yùn)行狀況的分析，在電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)將設(shè)備狀態(tài)診斷作為重點(diǎn)。在以往的設(shè)備使用中，由于設(shè)備存在著滯后性的問題，部分電氣設(shè)備在不明確及不連續(xù)的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，而且，在監(jiān)測(cè)部位越多的情況下，監(jiān)測(cè)的周期也就越短，從而降低電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)效果[7]。如果在石化行業(yè)運(yùn)行中，不能及時(shí)設(shè)置電氣狀態(tài)檢修方案，不僅會(huì)影響行業(yè)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也會(huì)限制行業(yè)的發(fā)展，無法滿足行業(yè)的經(jīng)濟(jì)化發(fā)展需求。因此，在設(shè)備診斷中，該設(shè)置如下方案：第一，設(shè)備維護(hù)人員為了更好了解電氣設(shè)備的使用情況，在設(shè)備診斷中，需要仔細(xì)分析設(shè)備的工作量以及無法檢測(cè)的問題，如通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、遺傳算法等技術(shù)的運(yùn)用，可以分析診斷技術(shù)使用中存在的不足，而且也可以按照針對(duì)效果，分析石化企業(yè)運(yùn)行中存在的問題，之后選擇高效的處理手段，實(shí)現(xiàn)診斷方法高效利用的目的。第二，在設(shè)備診斷的狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，為了更好的提高設(shè)備維護(hù)的效果，設(shè)備管理人員要根據(jù)電氣設(shè)備的使用情況，分析設(shè)備的損傷狀態(tài)，之后按照設(shè)備模型的參數(shù)情況，確定低風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)等設(shè)備類型，保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。第三，結(jié)合設(shè)備診斷的情況下，需要結(jié)合設(shè)備的使用情況，提出模糊控制運(yùn)動(dòng)模式，在該模型設(shè)定的情況下，可以保證各項(xiàng)參數(shù)得到全局化的控制，通過隸屬函數(shù)的確定，分析電機(jī)組的故障問題，最終實(shí)現(xiàn)故障診斷及故障處理的目的[8]。

5.電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的發(fā)展

在高新技術(shù)和數(shù)字理論的應(yīng)用下，人工智能技術(shù)的發(fā)展，為監(jiān)測(cè)和診斷提供發(fā)展的空間。其監(jiān)測(cè)和診斷等方面所包含的內(nèi)容相對(duì)來說比較多，其中最主要的內(nèi)容有信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理和特征提取、狀態(tài)判別和分類、趨勢(shì)預(yù)測(cè)等。在實(shí)際監(jiān)測(cè)期間，設(shè)備系統(tǒng)的整體狀況作為判斷狀態(tài)的主要依據(jù)；而在進(jìn)行故障診斷的過程中，狀態(tài)分類就是發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在異常現(xiàn)象，對(duì)故障問題深入的研究并實(shí)施分析，明確故障發(fā)生的主要原因，進(jìn)而為診斷提供一定的依據(jù)。

(1)現(xiàn)代傳感技術(shù)在電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)其整體的主干主要以信號(hào)采集和信號(hào)傳輸以及信號(hào)處理為主，其中在其測(cè)量和監(jiān)測(cè)等方面?zhèn)鞲凶鳛槭滓牟襟E。在科技技術(shù)不斷發(fā)展背景下，在電氣設(shè)備檢測(cè)的過程中，新的測(cè)量傳感技術(shù)已經(jīng)全面引入并應(yīng)用，由此發(fā)展技術(shù)讓傳統(tǒng)的電氣設(shè)備的測(cè)量范圍進(jìn)一步的擴(kuò)大，如光纖傳感技術(shù)和噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)以及紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)等，一定程度上讓測(cè)量準(zhǔn)確性得到提高，進(jìn)而促進(jìn)電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)的發(fā)展。

對(duì)于一種基于單片機(jī)的高壓斷路器綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微安極泄漏電流的測(cè)量，其中還通過絕緣泄漏電流傳感器；針對(duì)斷路器觸頭速度和行程，通過直線位移傳感器來監(jiān)測(cè)；對(duì)霍爾電流傳感器分合閘線圈回路電流和儲(chǔ)能電機(jī)電流全面的跟蹤，一定程度上實(shí)施多參量的綜合監(jiān)測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器機(jī)械性能系統(tǒng)的判斷，促使工作人員更好地掌握斷路器運(yùn)行的整個(gè)狀態(tài)。

(2)信號(hào)處理技術(shù)在電氣設(shè)備診斷中的應(yīng)用

通過信號(hào)處理能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)有用信號(hào)的增加，提煉出信號(hào)特征，從中了解到是否存在故障，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障診斷。在其診斷等方面為相關(guān)信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展提供前提條件，如時(shí)域分析、小波分析、小波包分析等信號(hào)處理提取技術(shù)。在電氣設(shè)備故障診斷中，對(duì)小波分析信號(hào)處理提取技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的介紹，在小波變換域中，基于信號(hào)和隨機(jī)噪聲不同的模極大值，通過小波變換的多分辨率性質(zhì)，提取信號(hào)和噪聲在多尺度辨別空間中的波形特征，進(jìn)而使其能全面地監(jiān)測(cè)出波形信號(hào)。通過小波分析從某種程度上來看能將故障發(fā)生時(shí)間等信息充分的反映出來，還能全面的監(jiān)視電氣設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障診斷。

(3)診斷方法的應(yīng)用

在實(shí)際診斷的過程中其描述等方面不能通過傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法，而對(duì)于人工智能技術(shù)進(jìn)行分析，由于善于對(duì)人類處理問題過程的模擬，很容易參照人的特點(diǎn)在這一領(lǐng)域中得到應(yīng)用。以專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及遺傳算法等人工智能技術(shù)為例，對(duì)于這些人工智能技術(shù)進(jìn)行分析除了具有一定優(yōu)勢(shì)之外，還具有缺點(diǎn)，他們自身并不是孤立的。

要想更好地診斷使其獲得好的效果，很多情況下需要相互的結(jié)合。對(duì)石化系統(tǒng)進(jìn)行分析較為復(fù)雜，再加上故障類型多樣化，針對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)和斷路器分閘速度之間的關(guān)系，從某種程度上來看無法通過精確數(shù)字模型表示出來，提出通過模糊控制加強(qiáng)對(duì)斷路器開斷速度特性運(yùn)動(dòng)模型的構(gòu)建，針對(duì)模糊模型的隸屬函數(shù)，通過遺傳算法全面的優(yōu)化，在全局中使得智能操作模糊控制的隸屬函數(shù)得到優(yōu)化，最終獲取優(yōu)化后的隸屬函數(shù)，從而為斷路器智能控制的理論提供新的思路。對(duì)大型汽輪發(fā)電機(jī)組故障診斷問題提出了新的診斷方法，其中此診斷方法為多層次多分布式混合智能診斷方法，也就是通過模糊邏輯實(shí)施數(shù)據(jù)預(yù)處理，并充分的利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障問題實(shí)施分類，通過專家系統(tǒng)尋找故障發(fā)生的主要原因。對(duì)于這種混合和組織技術(shù)進(jìn)行分析，一定程度上將是日后發(fā)展的主要方向。

6.結(jié)束語

總之，在石化行業(yè)運(yùn)行及電氣設(shè)備狀態(tài)檢修中，為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)該將設(shè)備管理作為重點(diǎn)，結(jié)合電氣設(shè)備的使用情況，分析設(shè)備使用中的故障問題，之后通過故障引發(fā)因素的分析，設(shè)置針對(duì)性的處理方案，逐步提升設(shè)備的使用效率，為行業(yè)的穩(wěn)步運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供參考。通常情況下，在石化行業(yè)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)該結(jié)合行業(yè)的運(yùn)行特點(diǎn)，通過設(shè)備管理及設(shè)備使用情況的分析，設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測(cè)方案，之后通過在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方案的確定等，提高石化行業(yè)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的整體效果，實(shí)現(xiàn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。