熱采鍋爐及水處理系統(tǒng)的故障分析與處理

張立峰

(勝利油田分公司注汽技術(shù)服務(wù)中心現(xiàn)河注汽大隊(duì)，山東 東營(yíng) 257000)

注汽鍋爐作為稠油開(kāi)發(fā)主要設(shè)備，鍋爐及水處理系統(tǒng)包含燃燒、汽水、抽風(fēng)等諸多子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)包含眾多次級(jí)系統(tǒng)和部件，各部件間相互關(guān)聯(lián)，一旦故障會(huì)造成鍋爐停爐影響油田生產(chǎn)持續(xù)性。因此，有必要對(duì)油田注汽鍋爐及水處理系統(tǒng)故障分析和處理進(jìn)行探究。

一、熱采鍋爐故障分析

（一）鍋爐故障分析基本理論

隨著信息技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化，人工智能故障診斷技術(shù)不斷發(fā)展，能發(fā)現(xiàn)故障部位、判斷故障性質(zhì)并提出建議，提升鍋爐運(yùn)行可靠性。根據(jù)故障分析預(yù)測(cè)時(shí)間，可分為長(zhǎng)期、中期和短期預(yù)測(cè)，其中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)是為鍋爐運(yùn)行壽命和長(zhǎng)遠(yuǎn)維修計(jì)劃進(jìn)行的，時(shí)間在1月以上，預(yù)測(cè)精度要求低；中期預(yù)測(cè)對(duì)鍋爐未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)，為機(jī)組制定中期維護(hù)維修決策服務(wù)，時(shí)間1周左右，預(yù)測(cè)精度要求較低；短期預(yù)測(cè)是對(duì)鍋爐系統(tǒng)近期工況進(jìn)行預(yù)測(cè)，時(shí)間1天左右。

（二）鍋爐運(yùn)行故障分析方法

1.線性回歸分析。通過(guò)做好鍋爐日常設(shè)備運(yùn)行工況記錄，尋找不完全確定變量間數(shù)據(jù)對(duì)比，繪制數(shù)據(jù)曲線，通過(guò)近期和歷史數(shù)據(jù)曲線圖對(duì)比，分析可能存在異常的部件。

2.時(shí)間序列分析。按時(shí)間順序進(jìn)行數(shù)據(jù)排列，利用參數(shù)模型進(jìn)行有序分析，主要參數(shù)模型有曲線擬合、指數(shù)平滑、季節(jié)模型和線性隨機(jī)，比較適宜單因素預(yù)測(cè)，而鍋爐故障既有確定性趨勢(shì)、又存在隨機(jī)性和多因素特點(diǎn)，計(jì)算比較復(fù)雜，還要對(duì)分離殘差零均值、平穩(wěn)性進(jìn)行假定，分析和預(yù)測(cè)精度不理想。

3.是灰色模型分析。按照灰色理論建立模型，以灰色微分方程為基礎(chǔ)對(duì)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行擬合，求出微分方程系數(shù)獲得灰色模型。可以以灰色系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程GM、DM為依據(jù)建立模型，也可以以殘差數(shù)據(jù)列殘差辨識(shí)建立預(yù)測(cè)模型。該方式與冪級(jí)數(shù)疊加原理相同，含一般線性回歸和冪級(jí)數(shù)回歸內(nèi)容，故障分析比一般線性回歸或指數(shù)曲線擬合更好，分析中不需過(guò)多原始數(shù)據(jù)，特別是短數(shù)據(jù)GM（1，1）預(yù)測(cè)精度較高，分析速度快。

4.專家系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合分析。傳統(tǒng)專家系統(tǒng)分析對(duì)鍋爐系統(tǒng)特定領(lǐng)域或零部件問(wèn)題建立專家數(shù)據(jù)庫(kù)，但故障分析取決于建立專家系統(tǒng)水平。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析無(wú)法有效利用人工經(jīng)驗(yàn)，以明確故障診斷實(shí)例進(jìn)行分析，需要較多故障樣本，缺乏對(duì)故障分析情況解釋，在歷史數(shù)據(jù)分析中應(yīng)用較好，但在故障分析和實(shí)時(shí)診斷中還有待加強(qiáng)。將專家分析與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，充分后者的大規(guī)模數(shù)據(jù)對(duì)比、數(shù)據(jù)分析處理、自動(dòng)化分析等優(yōu)勢(shì)，解決專家系統(tǒng)中推理性能不強(qiáng)、容錯(cuò)能力較低、處理大型故障和復(fù)雜數(shù)據(jù)困難等難題，實(shí)現(xiàn)故障分析并行聯(lián)想和自適應(yīng)推理。

二、熱采鍋爐常見(jiàn)故障預(yù)防及處理

（一）完善管理機(jī)構(gòu)，細(xì)化管理工作

落實(shí)鍋爐運(yùn)維使用責(zé)任，從專業(yè)化角度建立專門(mén)鍋爐檢測(cè)和維護(hù)保養(yǎng)機(jī)構(gòu)，確保每臺(tái)鍋爐都有專人負(fù)責(zé)，鍋爐使用單位要設(shè)置專人從事操作和管理工作，采油廠逐級(jí)配備專業(yè)技術(shù)人員。抓好基礎(chǔ)資料和運(yùn)行情況記錄，落實(shí)好鍋爐系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)、檢測(cè)記錄、工況運(yùn)行等記錄，改進(jìn)鍋爐運(yùn)行安全作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，完善應(yīng)急預(yù)案、操作規(guī)程、制度標(biāo)準(zhǔn)等，夯實(shí)安全作業(yè)基礎(chǔ)，從源頭排除故障隱患。

（二）強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管理，管好設(shè)備操作

以設(shè)備為重點(diǎn)做到例行保養(yǎng)與間斷性維修保養(yǎng)相結(jié)合，做到鍋爐系統(tǒng)整體和分部的安全檢測(cè)，嚴(yán)格按鍋爐壓力容器等有關(guān)操作規(guī)范進(jìn)行設(shè)備管理。定期組織專業(yè)技術(shù)人員對(duì)基層鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題建立臺(tái)賬，明確整改措施和責(zé)任人，整改一項(xiàng)、消除一項(xiàng)，不留故障隱患。加強(qiáng)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)管理，突出監(jiān)督設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、使用工況條件是否符合要求。如對(duì)水汽系統(tǒng)加強(qiáng)調(diào)節(jié)管理，做好水質(zhì)監(jiān)測(cè)管控，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)合格、無(wú)超壓和低水位運(yùn)行等狀況；對(duì)燃燒系統(tǒng)要確保燃燒穩(wěn)定、充分，既不浪費(fèi)爐內(nèi)燃料，又杜絕爐膛內(nèi)存在可燃性氣體引發(fā)爆炸等事故；對(duì)風(fēng)煙系統(tǒng)重點(diǎn)做好鍋爐鼓風(fēng)、引風(fēng)比例調(diào)控，實(shí)現(xiàn)鍋爐爐膛內(nèi)負(fù)壓燃燒，避免溫度較高的火焰或煙氣外泄造成人員灼傷或引發(fā)事故。

（三）加強(qiáng)技能提升，做好主要故障應(yīng)對(duì)

要加強(qiáng)安全作業(yè)和作業(yè)技能培訓(xùn)，引導(dǎo)基層作業(yè)人員按章作業(yè)，杜絕“三違行為”，嚴(yán)格按規(guī)范作業(yè)。針對(duì)鍋爐系統(tǒng)主要零部件、主要系統(tǒng)常見(jiàn)故障類型，向基層作業(yè)人員印發(fā)常見(jiàn)部件、常見(jiàn)設(shè)備主要故障及處置措施，指導(dǎo)基層作業(yè)人員規(guī)范作業(yè)、及時(shí)處置，有針對(duì)性做好故障預(yù)防、處理工作。比如針對(duì)鍋爐安全閥這一重要安全防護(hù)設(shè)施，一旦發(fā)生故障將埋下事故隱患，可針對(duì)常見(jiàn)故障分類梳理對(duì)應(yīng)處置措施，閥體滲漏故障主要表現(xiàn)是閥體間結(jié)合面出現(xiàn)滲漏，可能是螺栓緊力不夠、閥體結(jié)合面平整度太差或中間有雜質(zhì)等原因，可加入青稞紙后以“對(duì)角把緊”方式進(jìn)行螺栓緊固，直到緊不動(dòng)，對(duì)閥門(mén)解體進(jìn)行重新研磨，直到結(jié)合面符合規(guī)范要求；閥門(mén)泄露主要表現(xiàn)為閥瓣與閥座封面部位泄漏，會(huì)引起蒸汽損失，密封面是金屬材質(zhì)的，表面雖要求平整光滑，但實(shí)際工藝可能存在差異，滲漏不可避免，對(duì)注汽鍋爐而言，要在規(guī)范要求壓力值下，如鍋爐出口段觀察不到蒸汽、聽(tīng)不見(jiàn)蒸汽泄漏聲才能確保達(dá)到規(guī)范要求，對(duì)滲漏如果是結(jié)合面有雜質(zhì)要清除雜質(zhì)，如果密封面損傷要更換零部件、嚴(yán)格零部件規(guī)格控制，如果是裝配不當(dāng)或零部件尺寸不合適造成的，要嚴(yán)格根據(jù)裝備設(shè)計(jì)圖紙減小密封面配合工差，實(shí)現(xiàn)零部件有效配合，解除故障。

綜上所述，熱采鍋爐作為稠油開(kāi)發(fā)重要設(shè)備，在運(yùn)行中要做好故障分析預(yù)測(cè)，采取完善管理機(jī)構(gòu)、做好現(xiàn)場(chǎng)管理、加強(qiáng)技能提升等措施，確保做好熱采鍋爐故障預(yù)防處理工作，為稠油開(kāi)發(fā)提供良好裝備基礎(chǔ)。