魏叢躍

（大慶煉化公司電儀運(yùn)行中心，黑龍江大慶 163000）

0 引言

往復(fù)壓縮機(jī)（以下簡稱“往復(fù)機(jī)”）是石油和化工企業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，主要是對(duì)氣體進(jìn)行升壓。往復(fù)機(jī)的長周期可靠運(yùn)行是石油化工企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)至關(guān)重要的先決條件之一。由于往復(fù)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工況復(fù)雜，使得其在運(yùn)行中故障率較高，應(yīng)用在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)在往復(fù)機(jī)運(yùn)行中掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，在不停機(jī)的狀態(tài)下判定產(chǎn)生故障的具體部位和故障類型，預(yù)知機(jī)組能否繼續(xù)運(yùn)行，提供檢修依據(jù)，是有效防止事故和計(jì)劃外停機(jī)的重要手段。

2016 年，大慶煉化公司在煉油一廠汽柴油加氫裝置、聚丙烯廠二期聚丙烯裝置的9 臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)上，安裝了圣力來DMS9000 狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)。主要是在壓縮機(jī)上安裝位移、振動(dòng)傳感器，將測得的十字頭振動(dòng)、曲軸箱振動(dòng)、缸頭振動(dòng)、鍵相信號(hào)和從裝置DCS上取得的壓縮機(jī)級(jí)間排氣溫度、活塞桿沉降信號(hào)送至數(shù)據(jù)采集器，經(jīng)專用網(wǎng)絡(luò)傳至服務(wù)器后，通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測與瀏覽。服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)將機(jī)組振動(dòng)原始數(shù)據(jù)傳送至大慶煉化公司大機(jī)組綜合診斷系統(tǒng)平臺(tái)、廠家監(jiān)測服務(wù)平臺(tái)和中石油遠(yuǎn)程監(jiān)測及故障分析平臺(tái)，從而對(duì)機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)存儲(chǔ)、管理和故障診斷（圖1）。

1 狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)的組成及功能

1.1 系統(tǒng)組成

圣力來DMS9000 狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)包括傳感器、現(xiàn)場防爆接線箱、監(jiān)測系統(tǒng)機(jī)柜、信號(hào)安全柵、數(shù)據(jù)采集器、狀態(tài)監(jiān)測診斷服務(wù)器（圖2）。傳感器的類別和用途見表1。

圖1 在線監(jiān)測系統(tǒng)界面

圖2 系統(tǒng)組成

1.2 功能介紹

基于企業(yè)局域網(wǎng)的客戶端可在IE 瀏覽器的地址框內(nèi)，輸入DMS9000 系統(tǒng)的IP 地址即可進(jìn)入系統(tǒng)的歡迎界面，輸入相應(yīng)的用戶名和密碼進(jìn)行登錄，左側(cè)設(shè)備導(dǎo)航欄內(nèi)按照專業(yè)廠、裝置找到相應(yīng)的機(jī)組，點(diǎn)擊機(jī)組進(jìn)入振動(dòng)監(jiān)測圖。

表1 傳感器的類別和用途

如果需要瀏覽趨勢，點(diǎn)擊主菜單的“數(shù)據(jù)庫（D）”的選項(xiàng)后，將進(jìn)入DMS9000 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫選擇菜單。DMS9000 系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)監(jiān)測需求可以查看以往數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分別是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，其中歷史數(shù)據(jù)庫根據(jù)監(jiān)測密度又分為秒數(shù)據(jù)庫、分?jǐn)?shù)據(jù)庫、時(shí)數(shù)據(jù)庫、日數(shù)據(jù)庫和周數(shù)據(jù)庫，用戶可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。當(dāng)數(shù)據(jù)庫類別選擇后，DMS9000 監(jiān)測系統(tǒng)以后的分析功能將基于所選定的數(shù)據(jù)庫的類別進(jìn)行查閱。

通過設(shè)備“振動(dòng)棒圖”對(duì)設(shè)備當(dāng)前各部位總體振動(dòng)水平了解以后，隨后想了解的就是設(shè)備各部位（通道）以前的振動(dòng)狀態(tài)及其變化過程。首先希望能看一下設(shè)備總體（所有通道）的歷史振動(dòng)變化情況，之后再從總體變化過程之中找出異常的重點(diǎn)信息進(jìn)行詳細(xì)分析。DMS9000 在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的各種振值變化趨勢曲線，是由眾多數(shù)據(jù)樣本的連線組成的，與DCS 中的變化趨勢不同。

如果想要詳細(xì)分析某一個(gè)通道的振動(dòng)情況，可以在監(jiān)測圖上直接點(diǎn)擊要分析的振動(dòng)通道。在振動(dòng)趨勢曲線圖上選擇要分析的數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)，彈出數(shù)據(jù)分析窗體（圖3），由用戶選擇數(shù)據(jù)分析的類別（可選擇時(shí)域波形或頻譜圖等），系統(tǒng)將以多窗口的形式給出所選功能的分析圖譜進(jìn)行同時(shí)刻多功能分析。

圖3 圖譜功能選擇

例如波形頻譜圖（FFT）：在對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析時(shí)，在時(shí)域波形圖上可以得到一些相關(guān)的信息，如振幅、周期（即頻率）、相位和波形的形狀及其變化。這些數(shù)據(jù)有助于對(duì)振動(dòng)起因的分析及振動(dòng)機(jī)理的研究。因?yàn)橐粋€(gè)復(fù)雜的非諧和的周期性的振動(dòng)信號(hào)，可以用傅立葉級(jí)數(shù)展開的方法得到一系列的頻率成分。對(duì)振動(dòng)波形進(jìn)行FFT 處理，則得到振動(dòng)的頻譜分布，即頻譜圖，該圖反映了振動(dòng)的頻率結(jié)構(gòu)。以頻譜圖為依據(jù)把頻譜上的每個(gè)頻譜分量與被監(jiān)測的機(jī)組零部件對(duì)照起來，可以判斷故障的部位以及故障的原因、嚴(yán)重程度。

2 故障判斷方法及案例

設(shè)備常見的故障類型與特征如表2 所示。

表2 常見故障的類型與特征

故障案例：2019 年5 月13 日22：30，操作人員通過圣力來DMS9000 狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)汽油加氫新氫壓縮機(jī)K101B一級(jí)活塞桿沉降量突然上升，由接班時(shí)的0.19 mm 上升至0.43 mm（報(bào)警值為0.48 mm），裝置立即組織切換至備機(jī)；23：30 完成切換工作，有效防止了因機(jī)組停機(jī)而導(dǎo)致裝置非計(jì)劃停工的事件。次日K101B 檢修打開缸蓋檢查發(fā)現(xiàn)，一、二級(jí)缸活塞支撐環(huán)都有較嚴(yán)重磨損，缸體內(nèi)套筒完好未見磨損。經(jīng)測量，一級(jí)缸活塞與缸體間隙由1.28 mm 降至0.05 mm，二級(jí)缸活塞與缸體間隙由1.25 mm降至0.3 mm。重新選擇活塞環(huán)、支撐環(huán)及填料的材質(zhì)，并重新檢查壓縮機(jī)零件加工尺寸使之符合設(shè)計(jì)要求，直至故障解除。