原泉馮坤

中國(guó)石油四川石化公司機(jī)動(dòng)處 四川彭州市

北京博華信智科技發(fā)展有限公司 北京市

一、概述

四川石化是包含80萬(wàn)t/a乙烯裝置和1 000萬(wàn)t/a煉油裝置在內(nèi)的大型煉油化工一體化企業(yè)，企業(yè)各裝置擁有包括離心壓縮機(jī)組、往復(fù)壓縮機(jī)組、風(fēng)機(jī)、泵等在內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備數(shù)千臺(tái)（套），其中A類關(guān)鍵轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備23臺(tái)（套），B類轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備272臺(tái)（套）。

長(zhǎng)期以來(lái)，在設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，透平壓縮機(jī)組、往復(fù)壓縮機(jī)組、泵等不同設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別由國(guó)內(nèi)外不同的廠家生產(chǎn)；同時(shí)，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是完全隔離的兩大系統(tǒng)。石化企業(yè)要實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)必須對(duì)不同的設(shè)備采購(gòu)不同的在線、離線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，不同廠家系統(tǒng)之間通信、在線與離線整合困難重重，給石化企業(yè)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備實(shí)施基于狀態(tài)的預(yù)知維修制造了瓶頸。

為實(shí)施基于狀態(tài)的預(yù)知維修，節(jié)約檢維修經(jīng)費(fèi)，四川石化采用具有國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的BH5000在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)對(duì)包含透平壓縮機(jī)、往復(fù)壓縮機(jī)、泵在內(nèi)的其中80余臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備實(shí)施在線監(jiān)測(cè)，采用BH550離線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)對(duì)其他1600余臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備實(shí)施離線監(jiān)測(cè)；并在監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將在線、離線監(jiān)測(cè)整合，將24臺(tái)透平壓縮機(jī)組（采用BH5000-C）、27臺(tái)往復(fù)壓縮機(jī)組（采用BH5000-R）、36臺(tái)泵（采用BH5000-P）在線監(jiān)測(cè)整合，建立了動(dòng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷統(tǒng)一平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“平臺(tái)”)。率先在國(guó)內(nèi)煉化一體化項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了各類轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備在線、離線監(jiān)測(cè)和故障診斷的集中統(tǒng)一實(shí)施和管理。

自2012年底平臺(tái)建成以來(lái)，為保障四川石化轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備順利試車起到了積極作用。

二、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷平臺(tái)功能

圖1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷平臺(tái)組成

該平臺(tái)（圖1）實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)、往復(fù)兩類關(guān)鍵設(shè)備統(tǒng)一監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)、離線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理；引入MES并與狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)融合；實(shí)現(xiàn)了基于設(shè)備狀態(tài)的智能預(yù)警，并與短信平臺(tái)接口實(shí)現(xiàn)手機(jī)短信預(yù)警。

該平臺(tái)界面主要包含整合GIS地圖、設(shè)備狀態(tài)、測(cè)點(diǎn)狀態(tài)Tab頁(yè)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、報(bào)表管理等多個(gè)模塊。

1.可視化功能

該功能模塊以四川石化地圖為基礎(chǔ)，以氣泡形式將每一臺(tái)平臺(tái)所監(jiān)測(cè)設(shè)備標(biāo)記在相應(yīng)位置上，并以氣泡顏色來(lái)區(qū)分設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀況。此模塊還支持由GIS顯示到指定設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)頁(yè)面的切換。

此模塊的建立，有助于巡檢人員對(duì)全廠設(shè)備運(yùn)行狀況的整體性了解，方便設(shè)備管理人員對(duì)設(shè)備的管理。

（1）設(shè)備與測(cè)點(diǎn)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)功能。設(shè)備狀態(tài)模塊包含實(shí)時(shí)報(bào)警統(tǒng)計(jì)、歷史報(bào)警統(tǒng)計(jì)、故障原因統(tǒng)計(jì)、停機(jī)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、健康指數(shù)及導(dǎo)出Word文檔等多個(gè)功能。報(bào)警統(tǒng)計(jì)功能可統(tǒng)計(jì)集團(tuán)、公司、生產(chǎn)部、裝置等級(jí)別下設(shè)備的實(shí)時(shí)、歷史運(yùn)行狀態(tài)，以統(tǒng)計(jì)圖譜的形式顯示各狀態(tài)百分比；故障原因統(tǒng)計(jì)功能可統(tǒng)計(jì)設(shè)備故障原因，以統(tǒng)計(jì)圖譜的形式顯示各類故障原因所占百分比。柱狀圖、餅圖中，橫坐標(biāo)軸顯示故障原因；停機(jī)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)功能用于統(tǒng)計(jì)設(shè)備停機(jī)原因，以統(tǒng)計(jì)圖譜的形式顯示各類停機(jī)原因所占百分比。柱狀圖、餅圖中，橫坐標(biāo)軸顯示停機(jī)原因；健康指數(shù)統(tǒng)計(jì)功能用于統(tǒng)計(jì)集團(tuán)、公司、分廠、監(jiān)測(cè)站等各級(jí)別下設(shè)備的健康指數(shù)。

以上所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、表格均可直接通過(guò)“導(dǎo)出Word”功能導(dǎo)出為Word文檔，直接用于相關(guān)報(bào)告的撰寫(xiě)，很大程度地減輕了巡檢人員的工作量。

（2）報(bào)告及資料管理。報(bào)表內(nèi)容包括月報(bào)、周報(bào)、診斷報(bào)告（旋轉(zhuǎn)、往復(fù)、機(jī)泵、其他）等幾部分，資料包括與機(jī)組相關(guān)的所有電子版文檔，報(bào)告及資料管理模塊可供用戶自主上傳、下載上述報(bào)告及資料，平臺(tái)會(huì)按類進(jìn)行整理、保存，以便用戶日后查詢。

（3）在線監(jiān)測(cè)。該平臺(tái)所包含的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（BH5000-C）、往復(fù)機(jī)械在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（BH5000-R）、機(jī)泵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（BH5000-P）。旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括機(jī)組概貌圖、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、振動(dòng)歷史比較、軸心軌跡、啟停車曲線等多個(gè)模塊，界面操作方便實(shí)用，能夠滿足大型離心機(jī)組的預(yù)警和故障診斷；往復(fù)機(jī)械在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括機(jī)組概貌圖、運(yùn)行狀態(tài)圖、歷史比較圖、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、其他參數(shù)趨勢(shì)線等多個(gè)模塊，從往復(fù)壓縮機(jī)診斷所具有的特殊性出發(fā)，以活塞桿沉降量、缸體振動(dòng)、曲軸箱振動(dòng)、氣閥溫度等為分析參數(shù)，界面操作方便實(shí)用，能對(duì)往復(fù)機(jī)常見(jiàn)的各種類型故障進(jìn)行早期預(yù)警、診斷；機(jī)泵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括機(jī)組概貌圖、趨勢(shì)分析、沖擊診斷、轉(zhuǎn)子類故障診斷等多個(gè)模塊，主要以振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度為分析對(duì)象，能夠?qū)C(jī)泵常見(jiàn)的軸承、齒輪、轉(zhuǎn)子等類型故障進(jìn)行精確分析、診斷。

（4）離線監(jiān)測(cè)。該平臺(tái)可將四川石化所有離線監(jiān)測(cè)機(jī)組的巡檢數(shù)據(jù)上傳、保存、分析，并可自動(dòng)生成分析報(bào)告，離線儀器采集完成的數(shù)據(jù)可在上傳至平臺(tái)后進(jìn)行詳細(xì)的時(shí)域、頻域分析，克服了傳統(tǒng)離線采集只讀取振值大小不進(jìn)行詳細(xì)分析的缺點(diǎn)，能對(duì)離線巡檢的各類機(jī)泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行及時(shí)預(yù)警。

（5）引入工藝量。在設(shè)備故障診斷過(guò)程中，除振動(dòng)信號(hào)外，往往還需要諸如流量、溫度、壓力等工藝量作為參考，該平臺(tái)正是以此為出發(fā)點(diǎn)，將通過(guò)OPC接口引入到平臺(tái)的工藝量（進(jìn)出口壓力、流量、溫度等）與動(dòng)態(tài)振動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)測(cè)，方便將動(dòng)態(tài)振動(dòng)信號(hào)同工藝量進(jìn)行同步分析，有助于更加全面的分析機(jī)組狀態(tài)確定故障來(lái)源。

三、應(yīng)用案例

1.加氫壓縮機(jī)喘振

四川石化生產(chǎn)六部辛醇?xì)庀嗉託鋲嚎s機(jī)組結(jié)構(gòu)如圖2所示，工作介質(zhì)為氫氣，試車介質(zhì)為氮?dú)?，額定轉(zhuǎn)速為21 094r/min，額定功率為570kW，軸承為滑動(dòng)軸承，密封采用干氣密封。

2013年6月16日—17日進(jìn)行了多次試車，試車過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速低于20000r/min時(shí)，機(jī)組各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)均正常；轉(zhuǎn)速升至20 000r/min以上時(shí)，各測(cè)點(diǎn)振值急劇升高，尤其是壓縮機(jī)端。

振動(dòng)異常時(shí)壓縮機(jī)端測(cè)點(diǎn)振值遠(yuǎn)大于汽輪機(jī)端，因此推測(cè)異?？赡苤饕醋杂趬嚎s機(jī)端；振動(dòng)趨勢(shì)中2#測(cè)點(diǎn)振值嚴(yán)重超標(biāo)，頻譜以低頻成分主導(dǎo) [工頻為365Hz時(shí)，125Hz（0.34×）為主導(dǎo)頻率]，并伴有少量其他低頻成分；1#測(cè)點(diǎn)有時(shí)低頻分量高于1×分量；2#測(cè)點(diǎn)軸心軌跡雜亂。

工作轉(zhuǎn)速到達(dá)20 000r/min以上時(shí)，根據(jù)查驗(yàn)特性曲線，并與運(yùn)行過(guò)程中的DCS流量等數(shù)據(jù)比對(duì)，認(rèn)為壓縮機(jī)當(dāng)時(shí)存在實(shí)際流量小于額定流量的現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)失速（或喘振）。

后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，該壓縮機(jī)進(jìn)行喘振試驗(yàn)，工作流量確實(shí)小于其額定流量，進(jìn)入了廠家給定的喘振區(qū)域。值得一提的是，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)記錄的最高振動(dòng)值90μm以上，而DCS記錄的振動(dòng)值最高只有80μm。原因在于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集速率遠(yuǎn)高于DCS，對(duì)設(shè)備狀態(tài)反映更加敏感。建議在后續(xù)喘振試驗(yàn)，尤其是標(biāo)定喘振點(diǎn)時(shí)，參考在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

圖2 機(jī)組構(gòu)成及測(cè)點(diǎn)布置

2.加氫壓縮機(jī)鍵相與振動(dòng)通道錯(cuò)接問(wèn)題排查

四川石化生產(chǎn)六部丁醇?xì)庀嗉託鋲嚎s機(jī)于2013年6月15日試車過(guò)程中記錄如下異?，F(xiàn)象：機(jī)組無(wú)鍵相轉(zhuǎn)速顯示；壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)端測(cè)點(diǎn)2V振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)，引發(fā)跳車，其余測(cè)點(diǎn)振值均正常。

2H測(cè)點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)正常，而相鄰的2V測(cè)點(diǎn)的時(shí)域波形中出現(xiàn)類似鍵相的脈沖，不符合旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)機(jī)理；BH5000C系統(tǒng)接入了Bently3500緩沖輸出的鍵相信號(hào)，但BH系統(tǒng)中卻未正常顯示轉(zhuǎn)速。

經(jīng)對(duì)比分析后，判斷保護(hù)表廠家將Bently3500系統(tǒng)2V測(cè)點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)與鍵相信號(hào)連接錯(cuò)位。后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)將2V測(cè)點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)與鍵相信號(hào)接線互換后，機(jī)組振值恢復(fù)正常，轉(zhuǎn)速趨勢(shì)正常顯示；機(jī)組再開(kāi)車正常，避免了再次誤跳車。