劉白楊王寧（.中國(guó)石油管道公司壓縮機(jī)組維檢修中心， 河北 廊坊 065000；.中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道技術(shù)服務(wù)中心， 河北 廊坊 065000）

燃驅(qū)離心壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)建設(shè)研究

劉白楊1王寧2（1.中國(guó)石油管道公司壓縮機(jī)組維檢修中心， 河北 廊坊 065000；2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道技術(shù)服務(wù)中心， 河北 廊坊 065000）

監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，可減少長(zhǎng)輸管道的運(yùn)維成本。本文基于振動(dòng)與氣路性能參數(shù)的監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)功能，給出燃驅(qū)離心壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)的研發(fā)建議，設(shè)計(jì)硬件架構(gòu)，為管道運(yùn)行管理提供保障。

壓縮機(jī)組；遠(yuǎn)程；監(jiān)測(cè)診斷

壓縮機(jī)組是長(zhǎng)輸天然氣管道中增壓站的關(guān)鍵設(shè)備，截至目前，中石油在用燃驅(qū)離心式壓縮機(jī)組共計(jì)133套，作為管道精密設(shè)備的代表，有必要提高其穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間。對(duì)壓縮機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和診斷預(yù)警，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，保證機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行。本文從系統(tǒng)性能出發(fā)，結(jié)合研發(fā)技術(shù)與工程實(shí)際，提出遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)建設(shè)方案，給出研發(fā)方向及基本架構(gòu)。

1　燃驅(qū)離心式壓縮機(jī)組監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)開發(fā)路線

壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)平臺(tái)的建設(shè)，為機(jī)組運(yùn)維管理提供了技術(shù)支撐。燃驅(qū)離心式壓縮機(jī)組可從振動(dòng)與氣路性能兩方面綜合監(jiān)測(cè)，追蹤運(yùn)行劣化征兆，預(yù)測(cè)劣化趨勢(shì)，采取針對(duì)性措施，預(yù)防機(jī)組故障。

系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中考慮實(shí)際工況，積累和完善專用圖譜，與機(jī)組故障建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。基于機(jī)組故障機(jī)理研發(fā)的綜合監(jiān)測(cè)診斷程序稱為工具包，工具包提供運(yùn)行、機(jī)械和儀表控制分析，應(yīng)不斷更新和完善。

振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)較成熟，可直接使用已開發(fā)軟件；燃機(jī)氣路性能監(jiān)測(cè)模塊應(yīng)與高?；蚱髽I(yè)合作研發(fā)，并在實(shí)踐中逐步修正。開發(fā)過(guò)程首先建立并優(yōu)化氣路模型，計(jì)算效率等重要參數(shù)；其次輔以振動(dòng)參數(shù)，利用高頻沖擊診斷、包絡(luò)解調(diào)等方法分析數(shù)據(jù)，將故障準(zhǔn)確定位。通過(guò)持續(xù)的技術(shù)研發(fā)與工程建設(shè)，把振動(dòng)及氣路性能診斷模塊集成到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷平臺(tái)上。

2　系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)

（1）振動(dòng)參數(shù)的監(jiān)測(cè)診斷 燃驅(qū)離心式壓縮機(jī)組的振動(dòng)與運(yùn)行狀態(tài)聯(lián)系密切。PT、壓縮機(jī)運(yùn)行軌跡較單一，振動(dòng)信號(hào)易提取，可監(jiān)測(cè)振動(dòng)并輔以工藝量來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)警。測(cè)點(diǎn)布局見圖1。

圖1　振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布局

①測(cè)量參數(shù)。a.軸位移與軸振動(dòng)：監(jiān)測(cè)不對(duì)中、不平衡、磨擦等故障（電渦流傳感器）。b.GG振動(dòng)：提供頻率、幅值等參數(shù)（加速度傳感器）。c.鍵相：提供觸發(fā)信號(hào)，同步整周期采集（電渦流傳感器）。d.工藝量（壓力、溫度等）：提供運(yùn)行狀態(tài)信息（DCS通訊）。

②功能.a.數(shù)采與數(shù)據(jù)庫(kù)：傳感器信號(hào)經(jīng)A/D板讀寫至內(nèi)存，發(fā)送數(shù)據(jù)服務(wù)器，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中等待調(diào)用。b.監(jiān)測(cè)：趨勢(shì)、頻譜、軸心軌跡、啟停車等分析功能。c.專家系統(tǒng)：自動(dòng)、半自動(dòng)診斷和人機(jī)對(duì)話專家系統(tǒng)三部分。d.報(bào)警管理：實(shí)現(xiàn)公司級(jí)與廠級(jí)多級(jí)報(bào)警，快變和緩變報(bào)警功能。e.診斷報(bào)告：生成診斷報(bào)告和報(bào)表，自由添加和編輯圖譜，為出具故障診斷報(bào)告提供便利。

（2）氣路性能參數(shù)的監(jiān)測(cè)診斷 近年來(lái)，管道燃驅(qū)機(jī)組陸續(xù)發(fā)生葉片損壞、燒蝕等故障，其維修費(fèi)用高昂、周期漫長(zhǎng)，提高了運(yùn)維成本。氣路性能監(jiān)測(cè)將運(yùn)行參數(shù)換成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的數(shù)值，與OEM參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，通過(guò)偏差或趨勢(shì)異常判斷其健康狀況。①測(cè)量參數(shù)。a.燃料氣：燃?xì)鈮毫?，密度，溫度，流量，熱值。b.燃?xì)廨啓C(jī)：GG進(jìn)口壓力、溫度，PT出口溫度，IGV位置指令與反饋，渦輪轉(zhuǎn)速。②功能.a.數(shù)采與數(shù)據(jù)庫(kù)：建立歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，實(shí)時(shí)記錄機(jī)組運(yùn)行參數(shù)信息。b.狀態(tài)監(jiān)視：調(diào)取數(shù)據(jù)，生成運(yùn)行參數(shù)趨勢(shì)，并繪制歷史工況下的壓縮機(jī)工作點(diǎn)。c.報(bào)警管理：監(jiān)測(cè)報(bào)警值可以是可測(cè)參數(shù)、計(jì)算出的性能參數(shù)或運(yùn)算中間值。d.燃機(jī)性能分析：利用經(jīng)驗(yàn)氣體射流角和全壓損失關(guān)系，建立空氣動(dòng)力模型，結(jié)合壓縮機(jī)工況圖，反推PT運(yùn)行情況。利用熱平衡方程計(jì)算機(jī)組流量效率衰減。比較實(shí)時(shí)參數(shù)與無(wú)故障參數(shù)，差值足夠時(shí)建議維修。e.壽命預(yù)測(cè)：計(jì)算不同工況下各級(jí)透平的燃?xì)鉁囟?，結(jié)合氧化損壞和合金老化模型來(lái)確定壽命衰減速度。

3　監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)架構(gòu)

（1）層次結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)架構(gòu)為現(xiàn)場(chǎng)層和平臺(tái)層兩層結(jié)構(gòu)。其原則是不改變現(xiàn)有配置，不加裝新傳感器，平臺(tái)利用現(xiàn)有一次數(shù)據(jù)分析、計(jì)算，給出機(jī)組監(jiān)測(cè)預(yù)警報(bào)告。定制平臺(tái)軟件，制定數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。

（2）硬件架構(gòu) 分服務(wù)器將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)中心遠(yuǎn)程接入監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)平臺(tái)，配置數(shù)據(jù)傳輸專屬通信線路，壓氣站至地區(qū)公司調(diào)測(cè)成4M光通信電路，地區(qū)公司至中心為10M光傳輸通道。數(shù)據(jù)在中心光通信設(shè)備匯聚后，從2個(gè)以太網(wǎng)接口引出，分別連至主備路由器。

4　結(jié)語(yǔ)

本文給出了燃驅(qū)離心式壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷中心的建設(shè)方案，闡述了基于振動(dòng)和氣路熱力參數(shù)的監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)功能，做出技術(shù)研發(fā)建議，設(shè)計(jì)硬件架構(gòu)。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)的建設(shè)，為管道運(yùn)行管理提供了有力保障。

［1］孫啟敬.管道燃驅(qū)壓縮機(jī)組維修方式探討［J］.燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2010，23（1）：60-64.

［2］柳子政.燃?xì)廨啓C(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)新方法的綜合分析［J］.燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2007，20（4）：25-27.

［3］翁史烈.基于熱力參數(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)智能故障診斷［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，36（2）： 165-168.

劉白楊，助理工程師，現(xiàn)從事長(zhǎng)輸管道壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控工作。