摘 要：四川石化采用具有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權的BH5000在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)，對轉(zhuǎn)動設備實施在線監(jiān)測和離線監(jiān)測；在監(jiān)測診斷系統(tǒng)基礎上，將在線、離線監(jiān)測整合，建立了動設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷平臺。實現(xiàn)動設備監(jiān)測診斷的集中統(tǒng)一實施和管理。平臺建立以來，為保障四川石化轉(zhuǎn)動設備順利試車起到了積極作用。
關鍵詞：轉(zhuǎn)動設備；監(jiān)測診斷平臺；應用
一、概述
四川石化是包含80萬t/a乙烯裝置和1000萬t/a煉油裝置在內(nèi)的大型煉油化工一體化企業(yè)，企業(yè)各裝置擁有包括離心壓縮機組、往復壓縮機組、風機、泵等在內(nèi)的轉(zhuǎn)動設備數(shù)千臺（套），其中A類關鍵轉(zhuǎn)動設備23臺（套），B類轉(zhuǎn)動設備272臺（套）。
長期以來，在設備在線狀態(tài)監(jiān)測領域，透平壓縮機組、往復壓縮機組、泵等不同設備的在線監(jiān)測系統(tǒng)分別由國內(nèi)外不同的廠家生產(chǎn)；同時，在線監(jiān)測系統(tǒng)與離線監(jiān)測系統(tǒng)是完全隔離的兩大系統(tǒng)。石化企業(yè)要實施狀態(tài)監(jiān)測必須對不同的設備采購不同的在線、離線監(jiān)測診斷系統(tǒng)，不同廠家系統(tǒng)之間通信、在線與離線整合困難重重，給石化企業(yè)轉(zhuǎn)動設備實施基于狀態(tài)的預知維修制造了瓶頸。
為實施基于狀態(tài)的預知維修，節(jié)約檢維修經(jīng)費，四川石化采用具有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權的BH5000在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)對包含透平壓縮機、往復壓縮機、泵在內(nèi)的其中80余臺轉(zhuǎn)動設備實施在線監(jiān)測，采用BH550離線監(jiān)測診斷系統(tǒng)對其他1600余臺轉(zhuǎn)動設備實施離線監(jiān)測；并在監(jiān)測診斷系統(tǒng)基礎上，將在線、離線監(jiān)測整合，將24臺透平壓縮機組（采用BH5000-C）、27臺往復壓縮機組（采用BH5000-R）、36臺泵（采用BH5000-P）在線監(jiān)測整合，建立了動設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷統(tǒng)一平臺（以下簡稱“平臺”）。率先在國內(nèi)煉化一體化項目中實現(xiàn)了各類轉(zhuǎn)動設備在線、離線監(jiān)測和故障診斷的集中統(tǒng)一實施和管理。
自2012年底平臺建成以來，為保障四川石化轉(zhuǎn)動設備順利試車起到了積極作用。
二、轉(zhuǎn)動設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷平臺功能
該平臺（圖1）實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)、往復兩類關鍵設備統(tǒng)一監(jiān)測；實現(xiàn)了在線監(jiān)測、離線監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理；引入MES并與狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)實現(xiàn)融合；實現(xiàn)了基于設備狀態(tài)的智能預警，并與短信平臺接口實現(xiàn)手機短信預警。
該平臺界面主要包含整合GIS地圖、設備狀態(tài)、測點狀態(tài)Tab頁、狀態(tài)監(jiān)測、報表管理等多個模塊。
1.可視化功能
該功能模塊以四川石化地圖為基礎，以氣泡形式將每一臺平臺所監(jiān)測設備標記在相應位置上，并以氣泡顏色來區(qū)分設備當前運行狀況。此模塊還支持由GIS顯示到指定設備狀態(tài)監(jiān)測頁面的切換。
此模塊的建立，有助于巡檢人員對全廠設備運行狀況的整體性了解，方便設備管理人員對設備的管理。
（1）設備與測點狀態(tài)統(tǒng)計功能。設備狀態(tài)模塊包含實時報警統(tǒng)計、歷史報警統(tǒng)計、故障原因統(tǒng)計、停機狀態(tài)統(tǒng)計、健康指數(shù)及導出Word文檔等多個功能。報警統(tǒng)計功能可統(tǒng)計集團、公司、生產(chǎn)部、裝置等級別下設備的實時、歷史運行狀態(tài)，以統(tǒng)計圖譜的形式顯示各狀態(tài)百分比；故障原因統(tǒng)計功能可統(tǒng)計設備故障原因，以統(tǒng)計圖譜的形式顯示各類故障原因所占百分比。柱狀圖、餅圖中，橫坐標軸顯示故障原因；停機狀態(tài)統(tǒng)計功能用于統(tǒng)計設備停機原因，以統(tǒng)計圖譜的形式顯示各類停機原因所占百分比。柱狀圖、餅圖中，橫坐標軸顯示停機原因；健康指數(shù)統(tǒng)計功能用于統(tǒng)計集團、公司、分廠、監(jiān)測站等各級別下設備的健康指數(shù)。
以上所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)、表格均可直接通過“導出Word”功能導出為Word文檔，直接用于相關報告的撰寫，很大程度地減輕了巡檢人員的工作量。
（2）報告及資料管理。報表內(nèi)容包括月報、周報、診斷報告（旋轉(zhuǎn)、往復、機泵、其他）等幾部分，資料包括與機組相關的所有電子版文檔，報告及資料管理模塊可供用戶自主上傳、下載上述報告及資料，平臺會按類進行整理、保存，以便用戶日后查詢。
（3）在線監(jiān)測。該平臺所包含的在線監(jiān)測系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)機械在線監(jiān)測系統(tǒng)（BH5000-C）、往復機械在線監(jiān)測系統(tǒng)（BH5000-R）、機泵在線監(jiān)測系統(tǒng)（BH5000-P）。旋轉(zhuǎn)機械在線監(jiān)測系統(tǒng)包括機組概貌圖、振動監(jiān)測、振動歷史比較、軸心軌跡、啟停車曲線等多個模塊，界面操作方便實用，能夠滿足大型離心機組的預警和故障診斷；往復機械在線監(jiān)測系統(tǒng)包括機組概貌圖、運行狀態(tài)圖、歷史比較圖、振動監(jiān)測、其他參數(shù)趨勢線等多個模塊，從往復壓縮機診斷所具有的特殊性出發(fā)，以活塞桿沉降量、缸體振動、曲軸箱振動、氣閥溫度等為分析參數(shù)，界面操作方便實用，能對往復機常見的各種類型故障進行早期預警、診斷；機泵在線監(jiān)測系統(tǒng)包括機組概貌圖、趨勢分析、沖擊診斷、轉(zhuǎn)子類故障診斷等多個模塊，主要以振動加速度和振動速度為分析對象，能夠?qū)C泵常見的軸承、齒輪、轉(zhuǎn)子等類型故障進行精確分析、診斷。
（4）離線監(jiān)測。該平臺可將四川石化所有離線監(jiān)測機組的巡檢數(shù)據(jù)上傳、保存、分析，并可自動生成分析報告，離線儀器采集完成的數(shù)據(jù)可在上傳至平臺后進行詳細的時域、頻域分析，克服了傳統(tǒng)離線采集只讀取振值大小不進行詳細分析的缺點，能對離線巡檢的各類機泵、風機等設備進行及時預警。
（5）引入工藝量。在設備故障診斷過程中，除振動信號外，往往還需要諸如流量、溫度、壓力等工藝量作為參考，該平臺正是以此為出發(fā)點，將通過OPC接口引入到平臺的工藝量（進出口壓力、流量、溫度等）與動態(tài)振動信號實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)測，方便將動態(tài)振動信號同工藝量進行同步分析，有助于更加全面的分析機組狀態(tài)確定故障來源。
三、應用案例
1.加氫壓縮機喘振
四川石化生產(chǎn)六部辛醇氣相加氫壓縮機組結(jié)構如圖2所示，工作介質(zhì)為氫氣，試車介質(zhì)為氮氣，額定轉(zhuǎn)速為21094r/min，額定功率為570kW，軸承為滑動軸承，密封采用干氣密封。
2013年6月16日—17日進行了多次試車，試車過程中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速低于20000r/min時，機組各測點的振動均正常；轉(zhuǎn)速升至20000r/min以上時，各測點振值急劇升高，尤其是壓縮機端。
振動異常時壓縮機端測點振值遠大于汽輪機端，因此推測異常可能主要源自于壓縮機端；振動趨勢中2#測點振值嚴重超標，頻譜以低頻成分主導[工頻為365Hz時，125Hz（0.34×）為主導頻率]，并伴有少量其他低頻成分；1#測點有時低頻分量高于1×分量；2#測點軸心軌跡雜亂。
工作轉(zhuǎn)速到達20000r/min以上時，根據(jù)查驗特性曲線，并與運行過程中的DCS流量等數(shù)據(jù)比對，認為壓縮機當時存在實際流量小于額定流量的現(xiàn)象，進而出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)失速（或喘振）。
后經(jīng)現(xiàn)場檢查，該壓縮機進行喘振試驗，工作流量確實小于其額定流量，進入了廠家給定的喘振區(qū)域。值得一提的是，在線監(jiān)測系統(tǒng)記錄的最高振動值90μm以上，而DCS記錄的振動值最高只有80μm。原因在于在線監(jiān)測系統(tǒng)采集速率遠高于DCS，對設備狀態(tài)反映更加敏感。建議在后續(xù)喘振試驗，尤其是標定喘振點時，參考在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
2.加氫壓縮機鍵相與振動通道錯接問題排查
四川石化生產(chǎn)六部丁醇氣相加氫壓縮機于2013年6月15日試車過程中記錄如下異?，F(xiàn)象：機組無鍵相轉(zhuǎn)速顯示；壓縮機驅(qū)動端測點2V振動嚴重超標，引發(fā)跳車，其余測點振值均正常。
2H測點振動信號正常，而相鄰的2V測點的時域波形中出現(xiàn)類似鍵相的脈沖，不符合旋轉(zhuǎn)機械振動機理；BH5000C系統(tǒng)接入了Bently3500緩沖輸出的鍵相信號，但BH系統(tǒng)中卻未正常顯示轉(zhuǎn)速。
經(jīng)對比分析后，判斷保護表廠家將Bently3500系統(tǒng)2V測點振動信號與鍵相信號連接錯位。后經(jīng)現(xiàn)場將2V測點振動信號與鍵相信號接線互換后，機組振值恢復正常，轉(zhuǎn)速趨勢正常顯示；機組再開車正常，避免了再次誤跳車。
