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浅议大型压缩机组精细化运行管理

刘逐   点击:
   引言
 
  目前炼油企业大型机组运行管理着重在两个方面:一方面随着计算机和网络技术的发展,大型机组运行管理正逐步向智能化、网络化、专家团队化管理方向发展;另一方面随着国家安全环保法制的不断完善和炼油产品标准的持续升级,炼油企业除了要增加相关的技术和资金投入外,更重要的是管理趋向规范化和标准化。本文以基层设备管理者角度,从大型机组状态监测、运行参数适宜性、运行点检管理等几个方面来探讨实现大型机组精细化管理的方法和措施。
 
  状态监测系统应用
 
  中国石油哈尔滨石化公司在催化裂化装置烟机-主风机组和气压机组、连续重整装置循环氢和氢气增压机组、加氢裂化装置循环氢和氢气增压机组、加氢改质装置循环氢和氢气增压机组、变压吸附装置和甲乙酮装置氢气压缩机组等一系列离心机组和往复机组上分别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。
 
  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。
 
  图1为设备状态维修决策流程图。由图所示,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流出,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。
 
浅议大型压缩机组精细化运行管理
 
  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。
 
  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。维修人员打开气缸后检查发现活塞顶部间隙很大,下部已没有间隙(见图2);拆开活塞组件,气缸支撑环发生严重磨损(见图3),但气缸尚未发生拉缸情况。更换活塞环、支撑环后机组运行正常。通过
 
  状态监测系统应用发现机组运行潜在故障,避免机组事故发生。
 
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  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,为此我公司针对装置运行参数和设备完整性进行全面排查和梳理。
 
  1.运行参数适宜性影响案例
 
  哈尔滨石化原半再生重整装置循环氢压缩机组,汽轮机调速汽门损坏故障案例:公司蒸汽系统为了达到节能效果,将原低压蒸汽系统由1.0MPa调整到0.8MPa,由于未排查出循环氢压缩机组汽轮机调速系统运行参数的不适宜,而且这种不适宜短期无法表现出来,使背压式汽轮机出入口过高的能级差导致其调速系统处于不稳定工作状态(如图4),引起调速机构寿命降低,最终使调速气门阀杆断裂。如果要改变汽轮机运行参数,使其在较宽的运行弹性下稳定运行,既要达到节能效果又要进一步提高阀门工作的可靠性,就需要对调速系统调节阀门进行必要的调整或改变。调整有多种方式:改变阀碟和阀座的几何形状和尺寸、加粗阀杆的直径、改进阀杆的材料、提高阀杆加工后氮化的质量、提高其刚度等,此外单从防止阀杆振动角度讲可以在阀杆套筒增加相应的减振装置。由于没有采取必要的措施就调整了运行参数,改变了机组运行参数的适宜性,进而导致故障的发生。
 
  上述案例说明机组运行监护并不能单纯依靠状态监测系统,对机组所要求的工艺介质性质变化和辅助公用工程参数变化监控也同等重要。
 
浅议大型压缩机组精细化运行管理
 
  2.运行参数适宜性管理
 
  在生产过程中,工艺参数和公用工程系统参数的调整往往影响到设备运行参数的适宜性。在炼油企业,有时为了实现较高的加工量、较低的能量消耗或者减少设备投资,往往使机组运行参数处于规定参数边缘甚至超出运行规定范围:如高负荷运行、水电汽风等公用工程参数不符合原有设计参数、工艺介质中腐蚀性物质没有得到有效控制等。有些因素虽然短时间对机组的影响表现的并不明显,但实际却缩短了关键零部件的寿命和机组的运行周期。机组运行参数适宜性的基本保证是机组运行操作卡的有效执行和装置腐蚀监测及防腐措施的有效落实。主要落实如下控制措施:
 
  ① 避免蒸汽、净化风、循环水和氮气等公用工程参数的波动和调整;
 
  ② 保证蒸汽、净化风、循环水和氮气等公用工程介质的品质;
 
  ③ 对产生腐蚀的介质进行有效的预处理,尽可能降低腐蚀介质对机组的影响;
 
  ④ 保证机组运行介质组成、流量、压力和温度的基本稳定。

  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,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。点检管理有4个环节:
 
  ① 制定点检标准和点检计划(P);
 
  ② 按计划和标准实施点检和修理工程(D);
 
  ③ 检查实施结果,进行实绩分析(C);
 
  ④ 在实绩检查分析的基础上制定措施,自主改进(A)。
 
  点检管理体现了HSE管理中所主导的PDCA循环理念。哈尔滨石化公司设备管理部门按照这一理念建立了大型机组特护管理制度、联检制度和巡回检查制度。这些制度从不同层面、不同专业规定了大型机组点检部位、点检项目、点检内容、点检周期、管理值、点检方法、点检分工等。点检管理主要包括横向和纵向2个方面。横向体现在机电仪专业管理,实施的是大型机组特护管理和联检管理。纵向体现在管理层、业务层和操作层3个层面,即不同层面的检查制度。设备主任负责组织和检查大型机组特护管理、联检管理和巡回检查执行情况,对重点部位和关键参数进行检查;设备技术员负责执行运行专业特护和联检,并负责具体检查操作巡回检查情况。操作人员负责大型机组日常操作和巡回检查。每个层面和专业有各自检查表,不同专业按照各自检查表进行检查,每周联检进行汇总,每月大型机组月报和大型机组特护专业会进行协调沟通。点检管理是大型机组运行管理的基础,只有把点检部位、点检项目、点检内容、点检周期、管理值、点检方法、点检分工等具体内容落实,才能真正实现机组精细化管理。
 
  结论
 
  大型机组要想实现安全平稳长周期运行,需要炼油企业在设备管理方面真正落实精细化管理措施:
 
  ① 建立并完善在线状态监测系统。实现大型机组状态监测系统与状态监测专家诊断系统的互联互通,使机组操作人员、管理人员和状态监测诊断专家实现状态监测信息的共享,为精细化管理提供硬件基础;
 
  ② 切实保证大型机组工艺参数和公用工程参数符合机组设计要求,真正实现运行参数适宜性,使机组在正常设计范围内的工况下运行;
 
  ③ 全面开展大型机组点检管理,落实具体的大型机组特护管理、联检管理和巡回检查制度,细化各专业点检内容;
 
  ④ 按照HSE管理理念,实现PDCA循环,使大型机组管理真正实现精细化管理。
 
  参考文献

  [1] 石油化工设备维护检修规程编写组.石油化工设备维护检修规程[M].北京:中国石化出版社,2004:448-455.

  [2] 盛兆顺,尹崎岭.设备状态监测与故障诊断技术及应用[M].北京:化学工业出版社.

  [3] 大唐国际发电股份有限公司.点检定修理论与实践[M].北京:中国电力出版社,2009.

  [4] 李庄.化工机械设备安装调试、故障诊断、维护及检修技术规范实用手册[M].长春:吉林大学出版社,2003.
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