建立離心壓縮機(jī)故障診斷標(biāo)準(zhǔn)的新方法

么子云,郭海濤,段禮祥

(1.中石油北京天然氣管道有限公司,北京100101;2.中石油江蘇液化天然氣有限公司,江蘇南通226400;3.中國石油大學(xué)(北京)機(jī)電工程學(xué)院,北京 102249)

建立離心壓縮機(jī)故障診斷標(biāo)準(zhǔn)的新方法

么子云1,郭海濤2,3,段禮祥3

(1.中石油北京天然氣管道有限公司,北京100101;2.中石油江蘇液化天然氣有限公司,江蘇南通226400;3.中國石油大學(xué)(北京)機(jī)電工程學(xué)院,北京 102249)

提出一種建立離心壓縮機(jī)振動診斷標(biāo)準(zhǔn)的新方法,該方法通過數(shù)據(jù)截取、去除跳變值得到壓縮機(jī)運(yùn)行良好時的振動數(shù)據(jù),以此為基礎(chǔ)提取不同壓縮機(jī)不同振動指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值及超限值,從而形成針對不同壓縮機(jī)的個性化診斷標(biāo)準(zhǔn)庫。診斷過程中以此庫為標(biāo)準(zhǔn),判斷壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。將該方法應(yīng)用于陜京線離心壓縮機(jī)的日常監(jiān)測,診斷結(jié)果完全正確,表明此方法的成熟可靠,具有推廣價值。

離心壓縮機(jī);故障診斷;標(biāo)準(zhǔn);個性化

Abstract:A new method was put forward to establish a diagnostic standard for compressors respectively.The vibration data were got well through data capture and removal of the abnormal data.And then the standard library which includes the standard value and the limited value was picked up from the vibration data.The established standard was used to diagnose the centrifugal compressors of Shanxi-Beijing pipeline,and the conclusion is correct.It shows that the method is mature and reliable.

Key words:centrifugal compressor;diagnostic standard;standard;personalization

離心壓縮機(jī)是天然氣輸送的關(guān)鍵設(shè)備,在運(yùn)行中出現(xiàn)故障而停機(jī)不僅會影響正常的生產(chǎn),所造成的經(jīng)濟(jì)損失更是無法估量[1]。振動信號是當(dāng)前離心壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的主要信號源[2-3]。針對壓縮機(jī)的各個關(guān)鍵部位,出廠數(shù)據(jù)冊中都有相應(yīng)的振動限值,此外 GB/T6075.3—2001等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也對壓縮機(jī)各個測點(diǎn)振動值做出了規(guī)范,但是這些標(biāo)準(zhǔn)所包含的限值通常是壓縮機(jī)振動的上限值,即保護(hù)停車值,而且在機(jī)組正常運(yùn)行中并不能及時、準(zhǔn)確地反映壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。本文通過對壓縮機(jī)歷史振動數(shù)據(jù)分類篩選,提取其標(biāo)準(zhǔn)值及超限值,建立壓縮機(jī)振動標(biāo)準(zhǔn),并獲得針對單臺壓縮機(jī)不同振動指標(biāo)的振動標(biāo)準(zhǔn)庫,以此標(biāo)準(zhǔn)庫為參照,精確地判斷壓縮機(jī)的運(yùn)行狀況,從而實(shí)施機(jī)組狀態(tài)預(yù)警。

1 診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立原理

通常,壓縮機(jī)在投產(chǎn)時會配有相應(yīng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)用于采集、存儲壓縮機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)。建立診斷標(biāo)準(zhǔn)所用到的數(shù)據(jù)可以直接從該數(shù)據(jù)庫提取。通過數(shù)據(jù)截取、去除跳變值和提取標(biāo)準(zhǔn)3個步驟建立所需標(biāo)準(zhǔn)庫。

1.1 數(shù)據(jù)截取

壓縮機(jī)診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立應(yīng)基于壓縮機(jī)運(yùn)行良好下的狀態(tài)參量。壓縮機(jī)在線振動監(jiān)測系統(tǒng)所采集存儲的數(shù)據(jù)包含其各種狀態(tài)之下的振動信號,不能直接作為建立標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)源。因此在數(shù)據(jù)截取的過程中,應(yīng)結(jié)合維修保養(yǎng)報告,截取壓縮機(jī)機(jī)組2次保養(yǎng)間正常運(yùn)行且狀態(tài)最好的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù),并從中提取每個測點(diǎn)正常運(yùn)行時的振動值,從而形成壓縮機(jī)良好運(yùn)行的精簡數(shù)據(jù)庫。

1.2 去除跳變值

數(shù)據(jù)截取后形成的數(shù)據(jù)庫僅僅從時間歷程上去除了壓縮機(jī)運(yùn)行惡劣時的振動數(shù)據(jù),但是其中依然包含由于壓縮機(jī)運(yùn)行時的啟停機(jī)、機(jī)組工況改變或數(shù)據(jù)采集器不穩(wěn)定等原因所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)跳變值,該跳變值的幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離壓縮機(jī)正常運(yùn)行振動幅值,大大地影響了診斷標(biāo)準(zhǔn)值的計算,因此在計算獲得標(biāo)準(zhǔn)值前應(yīng)去除此類跳變值,以獲得建立診斷標(biāo)準(zhǔn)所需的精簡而有效的數(shù)據(jù)源。

1.3 提取標(biāo)準(zhǔn)

同樣,用上述方法計算所有測點(diǎn)各個特征值的平均值即可獲得不同測點(diǎn)不同特征值所對應(yīng)的診斷標(biāo)準(zhǔn)值,從而獲得超限值,繼而形成壓縮機(jī)新的診斷標(biāo)準(zhǔn)庫。

2 應(yīng)用

2.1 陜京線天然氣壓縮機(jī)診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立

在陜京線,已有8臺離心壓縮機(jī)組安裝了在線振動監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)采集功能并能提供豐富的振動圖譜,能夠形成一個全面豐富的壓縮機(jī)振動數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)的診斷雖然已智能化,但仍不能評估機(jī)組工況的劣化程度,實(shí)施機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警,以至于仍采用機(jī)器出廠資料中的振動限定值或一般旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動標(biāo)準(zhǔn)作為機(jī)組的保護(hù)值。本方法主要用于建立單臺機(jī)組個性化振動標(biāo)準(zhǔn),評估機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)施機(jī)組運(yùn)行情況預(yù)警,從而達(dá)到指導(dǎo)機(jī)組維修的目的。

圖1 壓縮機(jī)測點(diǎn)示意

本方法提取了8臺壓縮機(jī)近3 a來的歷史數(shù)據(jù)作為樣本,每臺選取壓縮機(jī)前徑向軸承及后頸徑向軸承X Y方向振動測點(diǎn)[4],標(biāo)號 VE-701X、VE-701Y、VE-702X和 VE-702Y四個測點(diǎn)(如圖1所示,下文分別用1～4號測點(diǎn)來表示)、每測點(diǎn)20 000個數(shù)據(jù)點(diǎn),每個數(shù)據(jù)點(diǎn)5個特征值,共320萬個特征值,建立了單臺機(jī)組個性化的標(biāo)準(zhǔn)庫,表1列出了每個測點(diǎn)的其中3個特征值的標(biāo)準(zhǔn)值。

2.2 2#中間壓氣站B壓縮機(jī)的診斷

表1列出了陜京線8臺壓縮機(jī)共32個測點(diǎn)的通頻值、1倍頻、2倍頻的標(biāo)準(zhǔn)值和超限值。通頻值是用來反映測點(diǎn)的整體振動情況,1倍頻用來反映轉(zhuǎn)子不平衡的情況[5],2倍頻用來反映轉(zhuǎn)子不對中的情況,當(dāng)實(shí)測值大于標(biāo)準(zhǔn)值與超限值的和,則發(fā)出報警。按照新建的振動標(biāo)準(zhǔn)庫編制監(jiān)測軟件,并對陜京線8臺天然氣壓縮機(jī)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和故障診斷。在2009-02-27發(fā)現(xiàn)2#中間壓氣站的B機(jī)組測點(diǎn)1和測點(diǎn)2的1倍頻超限,如圖2,判斷為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)軸不平衡,而此時根據(jù)通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行振動監(jiān)測的系統(tǒng)并沒有報警。

表1 離心壓縮機(jī)振動標(biāo)準(zhǔn)

圖2 新標(biāo)準(zhǔn)診斷報告

在接下來的機(jī)組保養(yǎng)過程中,技術(shù)人員通過解體壓縮機(jī)發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)有明顯的轉(zhuǎn)軸不平衡,與診斷結(jié)論完全吻合。

3 結(jié)論

本文提出了一種建立壓縮機(jī)振動診斷標(biāo)準(zhǔn)的新方法,該方法根據(jù)離心壓縮機(jī)的歷史振動數(shù)據(jù),有針對性地建立了壓縮機(jī)的個性化振動標(biāo)準(zhǔn)庫。在實(shí)際應(yīng)用中,診斷結(jié)果和實(shí)際情況完全吻合,表明該方法成熟可靠,能夠及時、準(zhǔn)確地反映壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),診斷出壓縮機(jī)的故障。

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New Method to Establish Fault Diagnostic Standard of Centrifugal Compressor

YAO Zi-yun1,GUO Hai-tao2,3,DUAN Li-xiang3
(1.PetroChina Beijing Gas Pipeline Co.,Ltd.,Beijing100101,China;2PetroChina Jiangsu LNG Company Limited,Nantong226400,China;3.College of Mechanical and Electrical Engineering,China University ofPetroleum(Beijing),Beijing102249,China)

TE928

A

1001-3482(2010)08-0065-04

2010-01-06

中國石油天然氣集團(tuán)公司創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(07E1005)

么子云(1978-),男,河北唐山人,工程師,碩士,現(xiàn)從事大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備管理工作及機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測與診斷研究,E-mail:yaoziyun@gmail.com。