综述
SUMMARY

大型压缩机组平稳运行与健康管理探究

   压缩机组作为石化企业重要的动力源,故障的发生将造成重大的经济损失或人员伤亡。因此,保证压缩机组安全运行对企业的稳定发展具有极其重要的意义,深入开展石化企业大型压缩机组平稳运行研究十分必要。本文从大型压缩机组状态监测、运行参数适宜性、点检管理等方面来探讨大型机组平稳运行与健康管理方法,指出通过加强机组运行数据监测与分析、现场检查来提高大型机组运行管理水平。
  文/兰州石化公司动力厂空分车间 周富俊
 
  1 引言
  石化生产中,以大型压缩机组为中心的设备群是动设备的“心脏”,由透平、压缩机等高速旋转机械为主机、中小型机泵为辅机构成,其运行转速高、故障危害大、主辅机状态关联程度大,一直是监测诊断技术研究的重点对象。大型压缩机组设备群是典型的复杂机电系统,传统以设备或测点为对象的监测诊断技术难以满足其安全保障要求。大型压缩机组设备群的故障预测和健康管理技术,融合早期故障预测和综合诊断技术,研究设备群故障的分层次诊断方法和健康状态管理技术,实现主辅机诊断一体化、监控信息共享化、生产资源利用最大化,为石化企业提供一套全生命周期的压缩机组故障诊断和健康管理系统解决方案。
 
  2 状态监测系统应用
  兰州石化公司在空分车间离心机组建立了在线状态监测系统。同时实现公司网络系统与状态监测专家诊断系统的互联互通,使不同层面大型机组操作人员、管理人员和状态监测诊断专家实现大型机组状态监测信息的共享。
  2.1 状态监测与故障诊断
  设备状态监测与故障诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态、判断其整体或局部是否正常,及早发现故障及其原因并预测故障发展趋势的技术。设备状态监测与故障诊断技术包括设备状态监测、故障诊断和预测发展趋势等几个方面。
  在故障预测与健康管理当中,其关键的技术涉及到早期故障预示技术、综合故障诊断技术等,每项技术对大型压缩机设备群可能存在的故障及健康问题都有针对性识别的作用,对设备后期安全运行具有十分重要的意义。
  通过设备状态数据库、知识库、设备档案和精密诊断的数据流入进行诊断决策,从而生成维修申请数据,做到对设备故障能早发现、早诊断和早预防,以消除严重故障,减少一般故障。
  2.2 大型机组故障分析
  机组某个或某些机械测量参数发生较大变化甚至报警,应先判断是否真的发生了故障,是否为工艺系统波动或仪表失灵所造成的假象。由于工艺系统波动或操作不当 (特别是在开车或工艺负荷调整的过程中) 以及仪表失灵在机组运行故障事件中所占的比例较大,因此不要因测量参数变化就轻易判断机组发生了机械故障,而应该根据系统、仪表、运行、现场等多方面情况进行综合判断。判断机组故障应从以下方面逐一排查:
  (1)查看现场有无人可直接感受到的异常现象;
  (2)查询故障发生时生产工艺系统有无大的波动或调整;
  (3) 查看探头的间隙电压是否真实可信 (即显示参数是否为真实测量参数);
  (4)查看相关的运行参数有无相应的变化;
  (5)收集并整理可能引起故障的信息;
  (6)建立故障树进行综合评价分析。
  当然要做好故障分析需要掌握机组日常运行情况,积累经验,平时对正常运行机组多体验,遇到故障发生时才会根据故障实际情况加以分析诊断;同时需要加强日常数据的收集整理,包括工艺系统、运行、检修方面的各种信息,甚至设备的原理、结构、型号、历史故障等等,并建立参数对比图表;然后对所收集的信息进行筛选,删除本身正确、正常、未发生变化的信息;最后对剩下的疑点信息采用排除法,特别要注意排除因发生故障所连带产生的异常现象,逐一去伪存真,从而找出导致故障发生的真正原因。
  2.3 状态监测与预知维修案例
  通过状态监测系统可以预知大型机组故障,故障诊断专家通过网络向运行装置发布监测周报或月报,以使机组管理人员掌握机组运行状态,及时维护或维修。通过状态监测实施的往复氢气压缩机组预知维修案例:车间设备管理人员发现压缩机在线监测系统气缸、活塞杆沉降量逐渐增大,缸体振动出现间歇性突变,于是组织切换备用机。
  2016年某月某日,状态监测显示13#压缩机一级振动波动较大,立即停机检查。打开13#压缩机一级中冷器发现:设计厚度为0.5mm,材质为304不锈钢的环形钢板出现部分断裂与缺失,缺失部分占导流板总面积的1/5左右,换热器釜腔内残存部分环形钢板碎片,如图1。
大型压缩机组平稳运行与健康管理探究
  根据本次钢板断裂的外观形态,所处工况,设备材质等因素综合考虑,初步判断,造成本次13#压缩机一级空冷器环形钢板断裂缺损的主要原因为:不锈钢应力腐蚀破坏。处理措施:一是更换材质,对13#压缩机一级中冷器进行重新设计选型,使用316不锈钢换热器,增加耐腐蚀性。二是通过和药剂服务商展开水质管控技术交流,从药剂配方、投加方案、设备材质等方面分析上述因素对于换热器的结垢和腐蚀产生的影响,并提出改进措施。三是积极与该离心式压缩机厂家技术人员联系,确定压缩机风温超低限运行的危害,如风险可控,则在新换热器投用时,开大中冷器上水阀门,保证换热器循环水高压力、高流量运行,防止杂质沉积情况。
 
  3 运行参数适宜性管理
  大型机组状态监测系统虽然能够针对机组已经发生或即将发生的故障进行数据分析和在线诊断,但设备故障发生的原因往往是运行条件发生变化而产生的,例如机组压缩介质组成、气体密度等。往往这些变化是逐渐、微小和反复的,通过状态监测系统也是无法监测到的,而且部分监测分析后的结果尽管可以避免事故发生,但在参数适宜性方面对机组长周期运行指导意义并不理想。因此,大型机组运行管理必须建立运行参数适宜性管理,为此需针对装置运行参数和设备完整性进行全面排查和梳理。
 
  4 大型机组点检管理
  虽然大型机组状态监测为装置大型机组提供了有效的监控手段,但它依然只是机组运行管理的一个方面,机组运行质量还需要有效的管理方法。点检管理是炼油企业大型机组管理的一个重要方法。点检管理是为了维持生产设备的原有性能,通过人的感官或简单的工具、仪器,按照预先设定的周期和方法,对设备上的规定部位(点)进行有无异常的预防性周密检查的过程,以使设备的隐患和缺陷能够得到早期的发现,进而早期预防,早期处理。点检定修制是一套加以制度化的、比较完善的科学管理方式。它要求按规定的检查周期和方法对设备进行预防性检查,取得准确的设备状态情报,制订有效的维修对策,并在适当的时间里进行恰当的维修,以有限的人力完成设备所需要的全部检修工作量,把维修工作做在设备发生故障之前,使设备始终处于最佳状态。其实质就是以预防维修为基础、以点检为核心的全员维修制度。
 
  5 结论
  在大型压缩机组设备群的故障预测与健康管理技术支持下,大型压缩机组设备群的运行安全性以及可靠性能够得到较好的提高,设备发生故障的概率也能极大降低,从而降低设备的维修及养护成本。
 
  参考文献
  [1] 徐光华,高建民,刘弹,等 . 大型压缩机组设备群的故障预测与健康管理 [J]. 控制工程,2010,(S1):140-146+151.
  [2] 吕琛. 故障诊断与预测——原理、技术及应用[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2012.
  作者简介
  周富俊,男,1973年,甘肃景泰人。大学本科,工程师,兰州石化公司动力厂空分车间,1997年参加工作,一直从事离心压缩机运行维护工作。
大型压缩机组平稳运行与健康管理探究

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