劉文山

（中海石油中國（有限公司）崖城作業(yè)公司，廣東 深圳 518067）

油氣田具有連續(xù)不間斷生產(chǎn)的特性,對設(shè)備的可靠性、安全性要求高。旋轉(zhuǎn)設(shè)備包括燃氣輪機、壓縮機、風(fēng)機、發(fā)電機等，在石油行業(yè)中應(yīng)用廣泛，在設(shè)備生命周期內(nèi)，要求大型機組設(shè)備不出現(xiàn)或盡量少出現(xiàn)故障，大型機組設(shè)備一旦發(fā)生故障，輕則使設(shè)備功能受影響，造成產(chǎn)量降低，造成，重則會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。為保障這些設(shè)備安全平穩(wěn)運行，采用監(jiān)測系統(tǒng)對其實時監(jiān)控，監(jiān)測大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)。

1 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

設(shè)備有正常狀態(tài)、異常狀態(tài)和故障狀態(tài)，運用振動信號分析技術(shù)、溫度分析技術(shù)、油液分析技術(shù)和聲發(fā)射分析技術(shù)等不同的機械故障診斷方法，對設(shè)備進行評估、分析其運行狀態(tài)。采用振動信號分析技術(shù)的轉(zhuǎn)子振動監(jiān)測是機組狀態(tài)監(jiān)測的重要手段。旋轉(zhuǎn)機械故障診斷與預(yù)測方法及其應(yīng)用研究。

1.1 透平機組監(jiān)測系統(tǒng)

海上平臺使用的機組使用美國本特利內(nèi)華達公司生產(chǎn)的3300監(jiān)測系統(tǒng)，由探頭、同軸電纜、前置放大器、監(jiān)測器、上位機和軟件組成。監(jiān)測器的電源模塊為檢測系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源，探頭探測設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，前置器為探頭提供穩(wěn)定的電流，將傳感器采集的信息進行轉(zhuǎn)換、放大探頭的信號；振動輸入監(jiān)測器接受探頭的輸入信號，進行測量值與設(shè)定點比較，將信息進行處理，送到控制系統(tǒng)及上位機，給出報警信號或停車信號；監(jiān)視器的指示燈，指示制定測試點與基準(zhǔn)點直流電壓是否正常。通過上位機連接監(jiān)視器，維修人員對各種模塊進行編程、組態(tài)與程序下裝，進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控，對振動、位移等實時測量，直觀地反映出機組運行情況，通過報警設(shè)置和聯(lián)鎖設(shè)定，在第一時間提供機組的故障信息及采取保護動作，保障人機安全。

1.2 監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用

通過狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，認真分析所采集的數(shù)據(jù), 對數(shù)據(jù)進行分析，做出測試報告，了解機組的運行狀態(tài)，對異常現(xiàn)象判斷故障真?zhèn)?，判斷透平機組運轉(zhuǎn)是否正常，全面準(zhǔn)確地掌握設(shè)備運行狀態(tài)，對故障解決提供依據(jù)，做出維修決策，提前制定維護計劃，減少故障停機，降低維修費，在機組管理上發(fā)揮了重要作用。

2 透平機組典型故障

透平機組設(shè)備在運行時，會突發(fā)故障，造成停機，造成及維修成本高等問題，嚴(yán)重的會導(dǎo)致重大的事故。典型故障有以下幾個。

2.1 軸承磨損

南山2號主透平發(fā)電機兩端經(jīng)常有高振動報警出現(xiàn)，12月對由于發(fā)電機進行年檢發(fā)現(xiàn)軸承磨損、內(nèi)表面損傷。機組長時間運行，因軸承磨損造成轉(zhuǎn)子平衡精度下降導(dǎo)致中心線變化加劇軸承磨損，振動值不斷加大；轉(zhuǎn)子與軸承材質(zhì)不同受熱變形不同，會導(dǎo)致摩擦，造成振動，最終造成高振動停機。

2.2 齒輪箱事故

因齒輪加工精度、質(zhì)量缺陷、聯(lián)軸器不平衡或者潤滑油不合格等多種因素會造成齒輪剝落、點蝕和磨損，造成齒輪牙齒的沖擊，導(dǎo)致磨損加劇，造成齒輪折斷或者軸承損壞。在齒輪負載增大、磨損增加時，會引起潤滑油溫度明顯變化及振動值增大，如不能及時發(fā)現(xiàn)問題造成齒輪箱事故。2018年濕氣壓縮機停機后，進行盤車時發(fā)生高振動停機，檢查發(fā)現(xiàn)啟動馬達與齒輪箱脫離，拆除啟動馬達后發(fā)現(xiàn)齒輪箱內(nèi)軸承滾珠脫落，造成齒輪箱事故，導(dǎo)致機組無法使用。

2.3 儀表故障

在透平機組中有PLC控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)及防喘振控制器。要保證機組正常運行，需確PLC控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)及防喘振控制器都運行正常，但其內(nèi)部也十分復(fù)雜，任何其中的一個部分發(fā)生故障，傳感器、卡件、通訊若出現(xiàn)故障問題，就不能正常發(fā)揮檢測、控制、反饋的作用，最終導(dǎo)致機組報警、停機。根本原因主要在于探頭安裝不規(guī)范、調(diào)試及校驗不準(zhǔn)確、卡件不匹配等。常見的故障主要有傳感器輸出信號不正常，與正常的數(shù)值存在較大偏差，或者數(shù)值波動較大；卡件發(fā)生故障、通訊中斷。

3 預(yù)防機組故障的策略

3.1 強化專業(yè)知識培訓(xùn)提升維保質(zhì)量

對透平機組維護人員加強專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，研究機組技術(shù)資料，提高人員技術(shù)水平，提升維保質(zhì)量。儀表失靈導(dǎo)致機組各類故中的概率較大，生產(chǎn)工藝波動、流程調(diào)整等因素而產(chǎn)生的故障也常有發(fā)生，現(xiàn)場干擾因素也會產(chǎn)生虛假的檢測信號。探頭安裝是否規(guī)范，不同探頭都有自身的特點，對定位、間隙等參數(shù)都有明確要求，如果對傳感器及其檢測系統(tǒng)的原理及注意事項不清楚，會導(dǎo)致安裝不規(guī)范、安裝質(zhì)量差，導(dǎo)致故障偶爾出現(xiàn)，造成現(xiàn)場查找原因困難。探頭校驗是否準(zhǔn)確，不同探頭大致一樣但有些差別，如全部按照相同的-10V，校驗，會導(dǎo)致探頭零點電壓與組態(tài)零點電壓不一致，造成零位不準(zhǔn)、測量偏差大，造成系統(tǒng)誤判。前置器對工作環(huán)境要求高，環(huán)境振動、海上環(huán)境惡劣，溫度變化大、濕度大、鹽分高，造成控制箱內(nèi)的前置器故障。電纜和接頭的破損或短路，在機組運行現(xiàn)場環(huán)境存在振動、油污，接線端子松動、接線不良，在使用、維修過程中造成電纜破皮、屏蔽線接地，油污進入探頭、電纜接頭造成導(dǎo)體短路，監(jiān)測系統(tǒng)對該回路測量信號狀態(tài)異常的顯示。儀表失靈導(dǎo)致機組各類故中的概率較大，生產(chǎn)工藝波動、流程調(diào)整等因素而產(chǎn)生的故障也常有發(fā)生，現(xiàn)場干擾因素也會產(chǎn)生虛假的檢測信號。通過專業(yè)學(xué)習(xí)熟悉規(guī)范及掌握儀表工作原理，對不同的儀表采取相應(yīng)的維保檢測手段，提高檢測的可靠性及準(zhǔn)確性。維修人員根據(jù)控制系統(tǒng)、儀表、生產(chǎn)流程等多方面情況綜合分析，判斷機組故障。

3.2 提升故障分析判定水平

機組運行出現(xiàn)狀態(tài)參數(shù)異常，需要進行停機立即處理，還是采取臨時措施減少危害，保持繼續(xù)運行、擇機處理。對故障的不同處理方式前，必須對異常數(shù)據(jù)分析，維修人員需根據(jù)控制系統(tǒng)、儀表、生產(chǎn)流程等多方面情況綜合分析。對相關(guān)、互聯(lián)的參數(shù)進行分析，軸位移的變化同時常常會伴隨軸承溫度、軸振動的增高變化作為參考依據(jù)。對設(shè)備同一軸承的運行參數(shù)（溫度、振動等）進行比較，運行參數(shù)是否在合理的范圍內(nèi)，同一軸系的振動參數(shù)是否也隨之改變，另一端的軸振動參數(shù)是否變化；了解工藝參數(shù)、流程是否變化，機組現(xiàn)場檢查是否有異象；進行振動頻譜分析，通過典型故障頻譜，對異常數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)故障，對下一步的維修計劃制定提供可靠依據(jù)。

4 結(jié)語

設(shè)備的運行狀態(tài)關(guān)系到油氣田的安全生產(chǎn)，開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷是保證現(xiàn)場設(shè)備安全平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)，通過對各種狀態(tài)參數(shù)連續(xù)監(jiān)測，進行行狀況數(shù)據(jù)分析，及時診斷潛在故障，為設(shè)備預(yù)防性維護提供依據(jù)。狀態(tài)監(jiān)測只是一種技術(shù)手段，為保障現(xiàn)場安全生產(chǎn)，降低設(shè)備故障率，要不斷加強專業(yè)知識培訓(xùn)學(xué)習(xí)，提升技能，優(yōu)化現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)，提高設(shè)備維護質(zhì)量。