BOG壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和可靠性技術(shù)分析

魏光華

摘要：簡(jiǎn)述BOG壓縮機(jī)不同監(jiān)測(cè)技術(shù)的作用和特點(diǎn)，特別是活塞桿沉降的監(jiān)測(cè)原理， 探討該方法的正確使用;通過統(tǒng)計(jì)分析歷次BOG壓縮機(jī)維修記錄，分析磨損規(guī)律，尋找BOG壓縮機(jī)的薄弱點(diǎn)，優(yōu)化維修策略從而提高可靠性。

關(guān)鍵詞：往復(fù)壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè);活塞桿下沉;維修策略

1.BOG壓縮機(jī)在LNG接收站的重要作用

來自LNG儲(chǔ)罐和管道系統(tǒng)漏冷產(chǎn)生的BOG經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后，和過冷循環(huán)的LNG混合被冷凝回收，沒有或者無法回收的BOG將送到火炬系統(tǒng)處理;據(jù)估算每年回收的BOG約可產(chǎn)生1億元以上的經(jīng)濟(jì)效益;從安全的角度，BOG壓縮機(jī)在維持LNG儲(chǔ)罐安全壓力和確保LNG船安全卸料也起到重要的作用。

2.狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在BOG壓縮機(jī)上的應(yīng)用

2.1往復(fù)壓縮機(jī)的一般監(jiān)測(cè)技術(shù)和實(shí)踐應(yīng)用特點(diǎn)

往復(fù)壓縮機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)有多種多樣，但并非所有的手段都是易于實(shí)踐并行之有效的;常用的監(jiān)測(cè)技術(shù)有示功圖、氣閥溫度、振動(dòng)、超聲波、油液監(jiān)測(cè)、軸承溫度和工藝參數(shù)在線監(jiān)測(cè)等。

示功圖法要求條件嚴(yán)格，需要壓力值變送器從氣缸讀取壓力值，結(jié)合曲軸相位（角度）獲取行程值進(jìn)而換算為體積，配備專用軟件繪制PV圖，對(duì)使用人員要求專業(yè)性高，應(yīng)用的不普遍;

超聲波主要是針對(duì)閥門，缺點(diǎn)是對(duì)測(cè)量位置和方向敏感，再加上表面結(jié)冰，需要除去冰層后測(cè)量，位置和表面液膜會(huì)影響重復(fù)性，而且閥門存在比較嚴(yán)重故障時(shí)才能被察覺。

油液監(jiān)測(cè)也是有效的監(jiān)測(cè)手段，油液理化指標(biāo)跟進(jìn)，磨損顆粒光譜、鐵譜分析能反映磨損程度，但此時(shí)已經(jīng)是嚴(yán)重故障，如果綜合利用油過濾器的壓差、主軸承溫差和其磨損顆粒鐵譜分析相結(jié)合的方法來跟進(jìn)，效果會(huì)比較好。

工藝參數(shù)主要包括壓縮機(jī)的入口壓力與溫度，出口壓力與溫度，中間緩沖罐的壓力與溫度，流量，工藝參數(shù)非常重要。機(jī)械監(jiān)測(cè)參數(shù)主要包括：潤(rùn)滑油壓力與溫度， 油過濾器壓差，主軸瓦軸承溫度，電機(jī)電流和電機(jī)軸承溫度，以及電機(jī)繞組溫度等。

2.2活塞桿下沉監(jiān)測(cè)原理與BOG壓縮機(jī)活塞桿沉降監(jiān)測(cè)的注意事項(xiàng)

活塞桿下沉監(jiān)測(cè)支撐環(huán)（導(dǎo)向環(huán)）磨損是一種較行之有效的方法，應(yīng)用比較普遍，但是它的準(zhǔn)確性必須建立在正確的組態(tài)和零點(diǎn)調(diào)校的基礎(chǔ)上，否則起不到保護(hù)和警示作用。活塞桿下沉監(jiān)測(cè)是利用電渦流探頭測(cè)量探頭到活塞桿的間隙電壓和間隙電壓的變化。

探頭位置L1

活塞中部位置

活塞桿長(zhǎng)度L2

L1

L2

B1

B2

圖1

B1.：探頭指示，B2：支撐環(huán)實(shí)際磨損量

• 壓縮機(jī)備用和運(yùn)行狀態(tài)溫差很大（溫差最大1200C以上），機(jī)械溫差變形根據(jù)公式（1）， 估算長(zhǎng)度1m的變形量為1.4mm，除了溫差變形外，大溫差將會(huì)導(dǎo)致氣缸產(chǎn)生較大熱應(yīng)力;
• =DT×b× L1/L? （1）
• ：熱膨脹系數(shù)可以取 1.2×10-5m/℃， DT是溫差變化，? L1/L 表示長(zhǎng)度單位比。

3.LNG接收站BOG臥式往復(fù)壓縮機(jī)維修統(tǒng)計(jì)和可靠性分析

3.1維修統(tǒng)計(jì)

BOG壓縮機(jī)易磨損件失效統(tǒng)計(jì)????????? 表1

檢修時(shí)間

填料（平均）

填料（最小）

正常/極限

支撐環(huán) （最小）

極限

活塞環(huán)（最小）

正常/極限

備注

Mar-08

15.817

15.43

16/13

2.5

0.5

N/A

N/A

B1

14.127

10.93

16/13

2.55

0.5

N/A

N/A

B2

May-10

15.834

15.54

16/13

1.8

0.5

7.89

11/6

B1

15.071

13.68

16/13

2.3

0.5

11.86

13/7

B2

Jun-10

15.315

14.5

16/13

1.7

0.5

7.6

11/6

A1

12.996

8

16/13

2.3

0.5

11.52

13/7

A2

Jul-11

15.338

14.4

16/13

1.58

0.5

9.64

11/6

B1

15.229

15.6

16/13

1.94

0.5

11.5

13/7

B2

Jul-11

15.259

14.2

16/13

1.95

0.5

9.6

11/6

A1

15.814

13.23

16/13

2.17

0.5

11.44

13/7

A2

Jan-13

12.593

6.36

16/13

1.96

0.5

10.06

11/6

A1

11.464

4.3

16/13

1.7

0.5

10.96

13/7

A2

Mar-13

14.961

13.4

16/13

2.15

0.5

8.04

11/6

B1

15.666

15.2

16/13

1.6

0.5

10.82

13/7

B2

從上表中分析，BOG壓縮機(jī)最薄弱的地方是氣缸主填料和以及一級(jí)支撐環(huán)（導(dǎo)向環(huán)），如同水桶的短板效應(yīng)，整體壓縮機(jī)的整體可靠性和使用壽命。支撐環(huán)磨損量與運(yùn)行時(shí)間和支撐環(huán)的接觸壓有關(guān);而BOG壓縮機(jī)最重要做功部件-活塞環(huán)的磨損速率并不高，基本上不影響大修周期，活塞環(huán)是由非金屬自潤(rùn)滑材料（如石墨或者其它材料填充聚四氟乙烯（PTFE））等制造，磨損量由公式（2）計(jì)算：

h= KPVt （2）

式中：h-徑向磨損量，m;K-磨損因數(shù)，m /（N·m），與材料有關(guān);P-活塞環(huán)與氣缸間的接觸壓力，Pa，與工作中活塞環(huán)兩側(cè)的壓力和壓緊力有關(guān);V-活塞環(huán)的平均速度，m/s;t-磨損時(shí)間，S。

綜上所述，可以有針對(duì)性地制定維修計(jì)劃和檢修范圍，可以節(jié)約維修費(fèi)用的同時(shí)提高設(shè)備可靠性。

3.2維修策略和可靠性分析

早期傳統(tǒng)的維修模式是采取事后維修和定期維修，現(xiàn)在相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)證明事后維修造成的生產(chǎn)、維修損失成本高，特別是連續(xù)生產(chǎn)和營(yíng)運(yùn)的企業(yè)，費(fèi)用比例會(huì)更高;定期維修是基于設(shè)備疲勞浴盆曲線或者認(rèn)為設(shè)備的壽命是和時(shí)間有關(guān)的，但是現(xiàn)代設(shè)備失效模式統(tǒng)計(jì)和分析發(fā)現(xiàn)，與時(shí)間有關(guān)的失效只占總失效模式量的11%， 而和時(shí)間無關(guān)或者帶有隨機(jī)性的設(shè)備失效模式占了89%，經(jīng)過科學(xué)論證和大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)說明，基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的預(yù)知性維修、以可靠性為中心的維修模式等先進(jìn)維修策略或管理模式更科學(xué)合理;以 BOG往復(fù)壓縮機(jī)為例，易磨損件（填料環(huán)、活塞環(huán)、支撐環(huán)和氣體密封等）和運(yùn)行時(shí)間有關(guān)，但是不同部件的壽命又有差別，經(jīng)過維修過程中測(cè)量、統(tǒng)計(jì)分析找到薄弱點(diǎn)，有針對(duì)性地進(jìn)行小修，再結(jié)合狀態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)施中修和大修的維修策略， 既可以降低維修費(fèi)用，又可以提高設(shè)備利用率和設(shè)備可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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