BH5000網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

摘 要：通過(guò)應(yīng)用BH5000網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析，在機(jī)組運(yùn)行中通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)判斷、分析生產(chǎn)故障的部位和原因，掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，從而為達(dá)到預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)知檢修提供了有力的理論依據(jù)及技術(shù)支持。文章通過(guò)應(yīng)用實(shí)例介紹了BH5000在其應(yīng)用過(guò)程中其發(fā)揮的作用。

關(guān)鍵詞：往復(fù)壓縮機(jī)；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；頻譜；活塞桿沉降；溫度

引言

隨著我廠裝備的大型化以及企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，維修在現(xiàn)代化企業(yè)中的地位日益提高，同時(shí)，安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排等也成為企業(yè)的關(guān)注點(diǎn)。往復(fù)式壓縮機(jī)是石油、化工生產(chǎn)流程中的重要的設(shè)備，其運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)流程運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。如果運(yùn)行中的壓縮機(jī)出現(xiàn)非計(jì)劃停車，將導(dǎo)致一系列問(wèn)題：影響工藝流程、造成巨大生產(chǎn)損失、增加額外的維修費(fèi)用、影響人員、環(huán)境及設(shè)備安全，研究表明80%的非計(jì)劃停車是由于氣閥、活塞/活塞桿、填料、活塞桿/支撐環(huán)故障引起。為此2009年底我廠在干式氣柜裝置K203往復(fù)壓縮機(jī)上安裝并投用了由北京博華信智科技發(fā)展有限公司與北京化工大學(xué)共同研發(fā)的BH5000網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1 BH5000系統(tǒng)簡(jiǎn)介

BH5000網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是針對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)是實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷的平臺(tái)，該系統(tǒng)采用了多種先進(jìn)技術(shù)，可以針對(duì)企業(yè)用戶不同網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，形成了一套基于Internet的設(shè)備實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)可以提前發(fā)現(xiàn)診斷設(shè)備故障，防患于未然，將非計(jì)劃停車轉(zhuǎn)為計(jì)劃停車，保證設(shè)備長(zhǎng)周期、安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證生產(chǎn)流程的正常運(yùn)行。因此，對(duì)往復(fù)壓縮機(jī)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)可以在早期確認(rèn)設(shè)備故障根源、延長(zhǎng)壓縮機(jī)的運(yùn)行周期、避免非計(jì)劃停機(jī)、提高壓縮機(jī)的可靠性、降低運(yùn)行成本、提高產(chǎn)量、增加潛在的利潤(rùn)、增加人員及設(shè)備的安全性。

2 BH5000安裝及功能介紹

（1）鍵相信號(hào)-電渦流傳感器；用途：提供信號(hào)采集觸發(fā)，用于故障診斷參考。

（2）閥門溫度-熱電阻；用途：測(cè)量進(jìn)/排氣閥溫度，監(jiān)測(cè)氣閥故障。

（3）活塞桿位置（沉降/偏擺）-電渦流傳感器；用途：測(cè)量活塞桿位置，監(jiān)測(cè)支撐環(huán)、活塞環(huán)、十字頭等故障。

（4）沖擊信號(hào)-沖擊傳感器；用途：測(cè)量沖擊信號(hào)，監(jiān)測(cè)拉缸、水機(jī)、連接松動(dòng)等沖擊類故障。

（5）殼體振動(dòng)-加速度傳感器；用途：測(cè)量振動(dòng)加速度、速度信號(hào)，監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)振動(dòng)、殼體振動(dòng)、不平衡類故障。

（6）動(dòng)態(tài)壓力（示功圖/活塞桿載荷）-動(dòng)態(tài)壓力傳感器；用途：測(cè)量氣缸內(nèi)部動(dòng)態(tài)壓力，監(jiān)測(cè)氣閥、活塞環(huán)、活塞桿、十字頭大小頭瓦的故障。

2.1 鍵相信號(hào)：設(shè)置上死點(diǎn)標(biāo)記

（1）將參考?xì)飧椎幕钊P車到上死點(diǎn)

（2）在飛輪上做標(biāo)記

2.2 活塞位置

往復(fù)式壓縮機(jī)通常用支撐環(huán)以減小氣缸套磨損和由于活塞與氣缸接觸帶來(lái)的損害。活塞桿位置監(jiān)測(cè)主要解決機(jī)器運(yùn)行中，在活塞與氣缸接觸之前，支撐環(huán)產(chǎn)生多大的磨損時(shí)需要停機(jī)。

2.3 動(dòng)態(tài)壓力監(jiān)測(cè)（干柜K203往復(fù)壓縮機(jī)由于不具備條件未安裝）

檢測(cè)往復(fù)壓縮機(jī)整體運(yùn)行狀況的最有效的防腐就是監(jiān)測(cè)氣缸壓力。對(duì)每個(gè)壓縮機(jī)的內(nèi)部壓力進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸壓力，壓縮比，尖峰活塞桿負(fù)荷以及活塞桿反向的連續(xù)監(jiān)測(cè)，從而可以獲得吸氣閥、排氣閥、活塞環(huán)、填料軸封和十字頭銷的狀態(tài)信息。

氣缸壓力通過(guò)永久安裝在每個(gè)氣缸膛上的壓力傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。氣缸壓力和曲軸位置用于連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和性能計(jì)算。對(duì)每個(gè)連續(xù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都可分別進(jìn)行報(bào)警和危急設(shè)定點(diǎn)設(shè)置。

2.4 十字頭振動(dòng)

安裝于十字頭上的加速度傳感器能檢測(cè)出由沖擊所引起的機(jī)械故障，如十字頭松動(dòng)、液體吸入氣缸或連桿與套筒間隙過(guò)大。

由于沖擊引起的是高頻振動(dòng)，因此加速度傳感器比速度式傳感器更適合于沖擊類的機(jī)械故障測(cè)量。

在正常情況下，其振動(dòng)很小，當(dāng)產(chǎn)生沖擊時(shí)，其振動(dòng)增大，振動(dòng)波形在每次沖擊表現(xiàn)了如圖7所示的典型的振鈴響應(yīng)。通過(guò)觀察加速度波形，可以很明顯地看到每次沖擊時(shí)產(chǎn)生的大幅度的振動(dòng)幅值增加。

加速度傳感器進(jìn)行十字頭振動(dòng)監(jiān)測(cè)可以監(jiān)測(cè)以下機(jī)械故障：液體吸入氣缸、十字頭間隙過(guò)大、十字頭螺母或螺栓松動(dòng)、活塞銷圈間隙過(guò)大。

2.5 殼體振動(dòng)

對(duì)稱平衡式壓縮機(jī)上的氣缸作用在曲軸上的力從物理上講能相互抵消，但是當(dāng)過(guò)程發(fā)生變化，如氣閥損壞、刮缸、泄漏等故障時(shí)，其作用在機(jī)器上的壓力會(huì)產(chǎn)生不平衡。

這些壓力經(jīng)過(guò)軸承傳送到殼體，使曲軸在1或2倍的機(jī)器運(yùn)行速度上振動(dòng)。其機(jī)械轉(zhuǎn)速的1/2倍頻到2倍頻的諧波上也會(huì)產(chǎn)生同樣的影響。這些倍頻處的幅值過(guò)大顯示了機(jī)器有機(jī)械或運(yùn)行問(wèn)題，例如發(fā)生不平衡或不對(duì)中等故障。

2.6 氣閥溫度監(jiān)測(cè)

吸氣和排氣閥通常是往復(fù)壓縮機(jī)中維修率最高的部件。故障閥會(huì)明顯降低壓縮機(jī)的效率。閥門溫度監(jiān)測(cè)模塊能夠顯示壓縮機(jī)閥門溫度并幫助管理往復(fù)設(shè)備。

采用閥門溫度監(jiān)測(cè)所帶來(lái)的好處有：

早期確定損壞和有故障的閥門。損壞的閥門會(huì)導(dǎo)致容量變小，效率降低或由于閥門部件落入氣缸而損壞氣缸套。

確定活塞頭與曲柄端之間是否有由于活塞環(huán)的損壞而帶來(lái)的氣體泄漏。

3 BH5000在線監(jiān)測(cè)實(shí)例

2011年7月6日11：30停K203，該機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)周期到計(jì)劃?rùn)z修，K203瓦斯壓縮機(jī)2011年7月14日檢修完畢，經(jīng)拆檢活塞環(huán)、支撐環(huán)、密封都有不同程度的磨損，活塞最大磨損量為5mm，支撐環(huán)最大磨損量為1.5mm，對(duì)磨損的部件進(jìn)行了更換處理，氣閥均為修復(fù)閥。7月15日11：00開(kāi)K203運(yùn)行，通過(guò)BH5000網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)機(jī)組存在的問(wèn)題。

從1級(jí)缸情況分析如下：

（1）1級(jí)缸活塞桿沉降量自2011年7月15日開(kāi)車后一直處于增大趨勢(shì)，目前沉降量相對(duì)變化量已接近500μm。與此同時(shí)，2011年9月后1級(jí)缸活塞桿沉降量出現(xiàn)300μm 左右的波動(dòng)，觀察歷史比較圖發(fā)現(xiàn)活塞桿沉降直流量存在400μm左右的變化。

（2）觀察1級(jí)缸活塞桿沉降與缸體振動(dòng)波形，發(fā)現(xiàn)9月20日后，缸體振動(dòng)在0度、360度左右（活塞換向點(diǎn)）顯著增大，同時(shí)，沉降波形交流量也在0度、360度左右發(fā)生顯著變化。

從2級(jí)缸情況分析如下：

（1）2#缸運(yùn)行趨勢(shì)相對(duì)平穩(wěn)，觀察歷史比較圖發(fā)現(xiàn)2#缸活塞桿沉降波形自7月開(kāi)車以來(lái)直流量相對(duì)增大100μm左右；9月份2#缸沉降量變化相對(duì)平穩(wěn)，缸體振動(dòng)無(wú)明顯異常變化。

（2）K203瓦斯氣壓縮機(jī)組診斷分析結(jié)論

根據(jù)上述現(xiàn)象，經(jīng)初步分析，結(jié)論如下：

（1）1#缸支撐環(huán)、活塞環(huán)已發(fā)生較大磨損，缸體振動(dòng)因磨損加劇也存在增大趨勢(shì)，目前沉降量與缸體振動(dòng)均出現(xiàn)報(bào)警。

（2）2#缸的支撐環(huán)、活塞環(huán)自更換后也存在一定磨損，9月份的運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)平穩(wěn)，未來(lái)需要繼續(xù)關(guān)注其運(yùn)行趨勢(shì)。

（3）考慮到K203機(jī)組工作環(huán)境較為惡劣，壓縮氣體雜質(zhì)含量較多，1#、2#缸活塞桿沉降量顯示兩缸支撐環(huán)考慮到機(jī)組工作環(huán)境較為惡劣，壓縮氣體雜質(zhì)含量較多，1#、2#缸活塞桿沉降量顯示兩缸支撐環(huán)、活塞環(huán)等元件已出現(xiàn)一定磨損，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況在50%負(fù)荷時(shí)機(jī)組聲音出現(xiàn)異常，計(jì)劃進(jìn)行停車檢查。

2011年10月8日現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)組一級(jí)缸聲音有異常，結(jié)合BH5000網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)反映出一級(jí)缸活塞沉降量逐漸升高已達(dá)到報(bào)警值，并且一級(jí)缸缸體振動(dòng)也出現(xiàn)報(bào)警，同時(shí)一級(jí)缸撞缸次數(shù)間斷出現(xiàn)報(bào)警，于是8日16：10停K203。安排停機(jī)進(jìn)行檢修，聯(lián)系施工單位打盲板完畢后鉗工進(jìn)行檢修，經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)一級(jí)缸有輕微拉傷，由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)經(jīng)機(jī)動(dòng)科同意安排鉗工對(duì)一級(jí)缸拉傷處進(jìn)行研磨，由于停車及時(shí)未造成更加嚴(yán)重的后果。鉗工更換一二級(jí)活塞環(huán)、支撐環(huán)。從活塞環(huán)、支撐環(huán)的磨損量來(lái)看不是很大一級(jí)活塞環(huán)最大磨損量：4.4mm（活塞環(huán)原尺寸27mm），一級(jí)支撐環(huán)最大磨損量：4.0mm（支撐環(huán)原尺寸17mm），原因分析：主要是瓦斯氣中含有液態(tài)及粉塵的夾帶雜質(zhì)，并且沉淀物具有較強(qiáng)的粘度，造成粘連在氣缸內(nèi)壁致使活塞在進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)加速對(duì)氣缸的磨損。檢修完畢后于10月10日20：00啟動(dòng)K203，運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)一級(jí)缸有撞缸聲音，于是停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)一級(jí)死點(diǎn)間隙小進(jìn)行調(diào)整10月12日0：25開(kāi)機(jī)運(yùn)行，10月17日由于K203二級(jí)缸有異常聲音聯(lián)系鉗工將頂絲緊固后正常。10月26日檢查二級(jí)缸進(jìn)氣閥有兩只溫度偏高，最高1只在62℃，另一只在52℃，并且一級(jí)排氣壓力升高，10：50停K203，聯(lián)系鉗工檢修，拆下二級(jí)進(jìn)氣閥檢查發(fā)現(xiàn)填料冷卻水沿活塞桿流入缸內(nèi)，聯(lián)系鉗工同時(shí)更換二級(jí)填料密封，主要是：O型橡膠圈腐蝕老化造成密封不嚴(yán)。進(jìn)氣閥閥體溫度過(guò)高原因是：由于進(jìn)氣閥有漏氣現(xiàn)象，排出的高溫氣體漏進(jìn)氣缸，造成進(jìn)氣閥溫度偏高。10月27日9：15 開(kāi)K203機(jī)，運(yùn)行正常。

4 結(jié)束語(yǔ)

往復(fù)壓縮機(jī)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為一項(xiàng)新技術(shù)，已得到全世界范圍內(nèi)的重視。近幾年，在很多企業(yè)已經(jīng)運(yùn)用了這項(xiàng)技術(shù)，但是技藝還不成熟，在管理方面還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范運(yùn)行，需要投入更多的精力和資金，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

[1]高金吉.設(shè)備診斷工程與集散監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，1996，17（3）：11-14.

[2]高金吉.機(jī)泵群實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和故障診斷專家系統(tǒng)[J].中國(guó)工程科學(xué)，2001，3（9）：41-47.

[3]沈立智.大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷[J].2006.

[4]盛兆順，尹琦嶺.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[5]鐘秉林，黃仁.機(jī)械故障診斷學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

作者簡(jiǎn)介：許建兵，男，現(xiàn)為中石油股份公司烏魯木齊石化分公司煉油廠公用工程二車間設(shè)備助理工程師，多年從事設(shè)備管理工作。