江嘉勇，韓旭

（1.中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315100；2.中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300450）

1 前言

傳統(tǒng)煉化行業(yè)現(xiàn)行的維保工作基本以巡檢為主，以時間軸為監(jiān)控依據(jù)。傳統(tǒng)點檢模式雖然能在一定程度上保證設(shè)備的安全運行，但是避免不了大量的維護工作。并且在點巡檢過程中通常也只能發(fā)現(xiàn)晚期故障，畢竟設(shè)備一旦能夠通過感官判斷，其必然已經(jīng)瀕臨失效，快速的劣化以及突發(fā)性的故障依舊難以被發(fā)現(xiàn)。關(guān)鍵設(shè)備的檢修經(jīng)常被錯過最佳的檢修時間，從而導(dǎo)致失效或者二次損傷，大型的煉化企業(yè)于裝置維護的費用動輒上億元，關(guān)鍵設(shè)備的維護成本也高達數(shù)千萬。目前中海油煉化企業(yè)，在上級公司完成性管理的號召下，已經(jīng)從傳統(tǒng)巡檢向關(guān)鍵機組在線監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋與泵群定期離線狀態(tài)監(jiān)測相結(jié)合的模式轉(zhuǎn)型，但在實施中發(fā)現(xiàn)定期離線監(jiān)測模式在遏制突發(fā)故障中，時效性無法滿足，經(jīng)摸索與行業(yè)內(nèi)借鑒，對廠內(nèi)關(guān)鍵機泵群設(shè)備進行無線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)安裝并應(yīng)用。

2 重要設(shè)備遠程智能監(jiān)測的必要性

（1）針對關(guān)鍵設(shè)備運行狀態(tài)的大數(shù)據(jù)獲取，能夠讓診斷工程師可提前判斷設(shè)備故障，通過完備的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行專業(yè)的診斷，精準判斷故障原因，預(yù)測設(shè)備故障的劣化趨勢，達到設(shè)備壽命的預(yù)測，檢修的決策將臨時、非計劃停機轉(zhuǎn)變成預(yù)知性維修，降低非計劃停機占比。

（2）降低現(xiàn)場技術(shù)人員的工作量，減輕巡檢技術(shù)員的工作壓力，設(shè)備點檢的壓力由設(shè)備管理技術(shù)人員向廠內(nèi)遠程監(jiān)測診斷中心后臺診斷工程師轉(zhuǎn)移，診斷工程師將有更豐富的時間對廠內(nèi)設(shè)備狀態(tài)進行精準的分析。

（3）結(jié)束檢修后設(shè)備的狀態(tài)評估：設(shè)備完成故障檢修之后，通過遠程智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，大榭石化遠程監(jiān)測診斷中心診斷工程師可對現(xiàn)場或第三方維保單位的檢修質(zhì)量進行后評估，確保設(shè)備檢修達到預(yù)期。

3 無線遠程智能監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用實施

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

中海油大榭石化動設(shè)備遠程監(jiān)測診斷中心智能監(jiān)測系統(tǒng)共由三級組成，采用分布式架構(gòu)設(shè)計，保證系統(tǒng)良好的擴展性。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集層級：無線監(jiān)測器（加速度傳感器）進行原始數(shù)據(jù)采集，通過內(nèi)置處理模塊，將數(shù)據(jù)處理打包，并傳輸至現(xiàn)場無線網(wǎng)關(guān)之中，無線網(wǎng)關(guān)通過4G、WiFi、光纖等方式傳輸至現(xiàn)場裝置級服務(wù)器。

現(xiàn)場智能狀態(tài)監(jiān)測層級：在廠內(nèi)機房布置1套專業(yè)服務(wù)器，用于存貯從現(xiàn)場無線網(wǎng)關(guān)傳回的設(shè)備采集數(shù)據(jù)，廠內(nèi)各類相關(guān)技術(shù)人員，均可通過電腦終端以WEB、客戶端軟件等方式訪問系統(tǒng)，實時了解被監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)。

遠程智能診斷中心層級：中海油大榭石化成立的遠程監(jiān)測診斷中心遠程診斷工程師、專家可對所有納入監(jiān)測的設(shè)備進行全年無間斷值守。

3.2 系統(tǒng)運行模式

中海油大榭石化無線遠程監(jiān)測診斷中心遠程智能監(jiān)測系統(tǒng)通過在ISO對設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測標準要求中測點部位安裝無線監(jiān)測傳感器，進行設(shè)備運行數(shù)據(jù)的實時采集，同時通過監(jiān)測系統(tǒng)匯集傳輸?shù)谋O(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)機組的運行的實施狀態(tài)來配置針對性的數(shù)據(jù)采集策略，并應(yīng)用大數(shù)據(jù)、智能算法等主流方法形成報警策略，及時發(fā)現(xiàn)機組的運行異常狀態(tài)，并實現(xiàn)異常狀態(tài)、報警的自動推送。

3.3 現(xiàn)場安裝

大榭石化機泵群在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由無線監(jiān)測器、無線網(wǎng)關(guān)和狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)軟件組成，無線監(jiān)測器通過“磁座+膠水粘接”固定在機泵的關(guān)鍵部位，無線監(jiān)測器采集設(shè)備的振動、溫度數(shù)據(jù)，通過加密的無線傳輸協(xié)議將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至無線網(wǎng)關(guān)，無線網(wǎng)關(guān)接收各傳感器采集的實時數(shù)據(jù)；無線網(wǎng)關(guān)以4G、光纖等通訊方式，將接收的數(shù)據(jù)經(jīng)現(xiàn)場局域網(wǎng)最終傳輸?shù)叫畔⒅行牡姆?wù)器。

3.3.1 傳感器安裝

根據(jù)振動監(jiān)測評估標準ISO 10816-3第三部分測量方法與操作條件中第二節(jié)規(guī)定：振動測量的位置與方向必須對于測量機器的動態(tài)力要有足夠的靈敏度典型情況下需要在每一個軸承蓋或軸承座兩個相互正交的徑向位置進行測量，由于是在線連續(xù)監(jiān)測，考慮到實際應(yīng)用中電機非驅(qū)動端軸承承載位置被冷卻風(fēng)扇外罩遮擋，傳感器安裝不便，需要滿足并保證監(jiān)測需求的同時結(jié)合企業(yè)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點。

傳感器通過“工業(yè)膠水與磁吸”的方式安裝在ISO規(guī)定的狀態(tài)監(jiān)測關(guān)鍵位置。通過“工業(yè)膠水與磁吸”的方式安裝，傳感器安裝位置處設(shè)備表面需進行打磨處理，并清理油污及灰塵，確保粘接牢固，測點打磨成圓形面（Φ30mm）。

3.3.2 無線網(wǎng)關(guān)安裝

無線網(wǎng)關(guān)通過焊接支架的方式安裝在機泵附近的鋼梁或結(jié)構(gòu)件上，支架采用不銹鋼結(jié)構(gòu)。

3.3.3 聯(lián)合調(diào)試

無線監(jiān)測系統(tǒng)在投入運行前，將進行系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試。系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試將完成下列內(nèi)容：

（1）傳感器調(diào)試：傳感器的直流偏置電壓正常，通訊質(zhì)量值正常，在線監(jiān)測站的狀態(tài)正常。

（2）監(jiān)測站調(diào)試：監(jiān)測站運行正常，采集數(shù)據(jù)正常、連接正常、無重啟。

（3）網(wǎng)絡(luò)調(diào)試：網(wǎng)絡(luò)通訊運行穩(wěn)定，無丟包、相關(guān)MAC地址綁定。數(shù)據(jù)調(diào)試：確保常規(guī)振動量數(shù)據(jù)按設(shè)定的時間隔離上傳，無誤信號、無丟包。確保長時域波形上傳正常，報警觸發(fā)長時域波形上傳正常。

（4）服務(wù)器調(diào)試：服務(wù)器連接監(jiān)測站正常，系統(tǒng)運行正常，數(shù)據(jù)采集及回傳大榭石化遠程診斷中心正常。

（5）客戶端調(diào)試：用戶訪問服務(wù)器系統(tǒng)正常。

3.4 泵群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)部署與使用

智能在線狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)，可滿足現(xiàn)場設(shè)備管理與巡檢人員的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷分析需求，通過該系統(tǒng)硬件與軟件組成的分析工具，可判斷機組的運行狀態(tài)，精準定位故障部位、故障原因、故障劣化的趨勢與模式。為后臺的故障診斷工程師提供了各類分析方法包括：趨勢分析、時域波形分析、頻譜分析、多頻譜多時域分析、包絡(luò)分析、伯德圖分析等。

系統(tǒng)必須針對設(shè)備能夠進行集中遠程智能監(jiān)測。通過該系統(tǒng)平臺，可以通過智能報警策略，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，并通過遠程專家會診功能，實現(xiàn)機組狀態(tài)的精準分析，找出問題的根源以及存在的潛在故障，避免由于潛在故障以及批量問題停機造成的巨大經(jīng)濟損失，同時通過對潛在故障根源的分析以及損傷部件的壽命預(yù)測，實現(xiàn)機械部件最大限度利用。專家通過出具體檢報告和診斷報告，進而指導(dǎo)現(xiàn)場檢維修動作。

4 案例

在以離心泵、風(fēng)機、螺桿機等旋轉(zhuǎn)機械中，為了提高設(shè)備的工作效率，在設(shè)計上逐漸把軸封、密封、油封間隙和葉片頂隙等設(shè)計得越來越精密，目的是防止介質(zhì)泄漏。然而，過小的間隙也會引起流體動力激振，并且還會發(fā)生動靜部件的異常配合，引起摩擦。密封力作用、轉(zhuǎn)子的對中不良等原因引起高振后，輕者導(dǎo)致動靜部件的摩擦失效，嚴重的情況下發(fā)生轉(zhuǎn)子與定子（隔板等）的碰磨，最終釀成嚴重的惡性事故。根據(jù)經(jīng)驗來看，碰磨的初期會產(chǎn)生異常的振動，設(shè)備在非計劃停機拆檢之前卻找不出異常振動根本原因。因此，必須了解干摩擦激振的故障特征，以便及時對這類故障做出診斷，防止更大事故的發(fā)生。

案例詳解：故障日期是2020年11月；設(shè)備名稱是提升管進料泵，主要參數(shù)見表1。

表1

故障表現(xiàn)：泵端速度頻譜表現(xiàn)為工頻及其多次諧波，葉輪通過頻率幅值較突出，振動速度值較高。時域波形沖擊明顯，設(shè)備異常，轉(zhuǎn)頻周期性沖擊、判斷為碰磨，碰磨位置為泵驅(qū)動端，軸與油封之間碰磨。

維修維護建議：機組應(yīng)謹慎運行，關(guān)注振動及軸承溫度變化，準備切換備機，檢查軸與油封之間碰磨情況。

拆檢驗證：經(jīng)停機驗證，端蓋與油封間碰磨。

5 應(yīng)用的意義

遠程智能監(jiān)測系統(tǒng)的實施，可以實時獲知受控機組的運行狀態(tài)，實現(xiàn)設(shè)備全生命周期中各個環(huán)節(jié)的安全監(jiān)測，也實現(xiàn)了企業(yè)由流程驅(qū)動型管理向數(shù)據(jù)化、信息化驅(qū)動管理的現(xiàn)代化模式變革，是企業(yè)對設(shè)備管理模式的升級。

5.1 無線監(jiān)測器便捷的安裝施工與維護

中海油大榭石化遠程監(jiān)測診斷中心智能無線監(jiān)測系統(tǒng)采用工業(yè)頻段設(shè)計，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)無線傳輸距離遠，系統(tǒng)實施僅需電源線鋪設(shè)，監(jiān)測器與數(shù)據(jù)采集單元間信息傳輸及與服務(wù)器間數(shù)據(jù)傳輸全部“零”線纜鋪設(shè)。

智能無線監(jiān)測器采用磁座+強力粘接的無損安裝方式，同時配合2年使用壽命的大容量電池，降低了現(xiàn)場實施與維護成本，簡化了現(xiàn)場檢維修工作。

5.2 多參數(shù)同步采集

無線傳感器可以實現(xiàn)對多參數(shù)的同步采集，通過對工藝量、溫度、振動等數(shù)據(jù)的多重監(jiān)測，在常見的機械與電氣故障實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)備工況、中控數(shù)據(jù)等實現(xiàn)了機組突發(fā)性故障的預(yù)判。

5.3 智能數(shù)據(jù)采集、智能報警

用智能無線監(jiān)測器，實現(xiàn)機組振動、溫度信號的自動采集、處理與傳輸，異常設(shè)備的數(shù)據(jù)采集策略自動調(diào)節(jié)，輕松實現(xiàn)設(shè)備無人值守監(jiān)測。系統(tǒng)通過多種信號、多種報警機制相結(jié)合的智能報警體系，確保異常設(shè)備報警信息的準確性與及時性，實現(xiàn)所有監(jiān)測設(shè)備的安全看護。

5.4 長波形采集

對于減速箱低速級等低轉(zhuǎn)速的部件監(jiān)測而言，是業(yè)內(nèi)公認的監(jiān)測難點，針對低速變載設(shè)備的運行特點，針對性地開發(fā)了長波形采集技術(shù)，單條數(shù)據(jù)最長可達2m，以20k分析頻率計算，單條波形數(shù)據(jù)可連續(xù)采集40.96s，可以記錄多個故障周期。該技術(shù)對于軸承故障的發(fā)現(xiàn)和精確定位十分重要。而業(yè)內(nèi)同行單條數(shù)據(jù)多在s級或ms級，從技術(shù)角度上難以精確定位故障。

5.5 個性化“遠程聽筒”功能

基于自身在長波形采集特色技術(shù)上的優(yōu)勢，利用智能算法針對性開發(fā)了遠程聽筒功能，將持續(xù)數(shù)分鐘的長波形，轉(zhuǎn)換成聲音信號播放出來，對于輔助判斷減速箱低速齒故障定位有重要意義，同時遠程聽筒功能的開發(fā)，使得現(xiàn)場人員在辦公室即可實現(xiàn)設(shè)備側(cè)運行的監(jiān)聽，極大節(jié)約現(xiàn)場點巡檢人員的工作量。

6 結(jié)語

泵群無線遠程智能監(jiān)測系統(tǒng)不僅是一套軟硬件系統(tǒng)工具，對企業(yè)來說真正有價值是“看住設(shè)備”，因此系統(tǒng)只是為煉化企業(yè)服務(wù)的載體和開端，持續(xù)的進行應(yīng)用與培養(yǎng)廠內(nèi)專業(yè)的人才來進行專業(yè)診斷服務(wù)才是系統(tǒng)真正的價值所在。因此，中海油大榭石化遠程監(jiān)測診斷系統(tǒng)的建立，同步也使廠內(nèi)設(shè)備工程師不斷通過培訓(xùn)、學(xué)習(xí)強化自身的故障診斷能力，不僅保證能夠良好的應(yīng)用該技術(shù)，在診斷水平上更是持續(xù)提升，不遺余力確保廠內(nèi)所有監(jiān)控設(shè)備安全穩(wěn)定運行，因此提供高附加值故障診斷服務(wù)。

通過該系統(tǒng)的應(yīng)用：

（1）報警響應(yīng)的主動性：積極應(yīng)對異常設(shè)備報警，對于各運行部提出的設(shè)備疑惑及時解答，轉(zhuǎn)變?yōu)椤邦檰柺健痹\斷服務(wù)，報警處理更提前，診斷正確率更高。

（2）診斷結(jié)論的準確性：診斷結(jié)論作為各運行部檢修動作的指導(dǎo)性依據(jù)，必須具備方向明確，結(jié)論清晰的特點，如果沒有該系統(tǒng)，通過感官、巡檢判斷將結(jié)論模糊化，將結(jié)論的對錯判斷掩飾為選擇題，則診斷結(jié)論的意義檢維修的價值就將大打折扣，通過系統(tǒng)智能預(yù)警結(jié)合專業(yè)工程師的經(jīng)驗診斷分析，能夠做到結(jié)論清晰，指導(dǎo)性強，能夠為運行部的檢維護動作，提供強有力的指導(dǎo)。

（3）意見反饋的及時性：得出故障結(jié)論和處理意見后，通過對講機、內(nèi)部通訊系統(tǒng)等多種手段通知現(xiàn)場。與傳統(tǒng)巡檢相比，有效避免故障進一步劣化和二次損傷。

（4）設(shè)備看護的針對性：以運行狀態(tài)為基礎(chǔ)，對機組進行“三等級”劃分：一般、關(guān)注、缺陷，“關(guān)注”設(shè)備1周1看，“缺陷”設(shè)備1天1看。

（5）服務(wù)溝通的持續(xù)性：從早期故障的捕獲開始就與和運行部持續(xù)溝通，直至最后檢修計劃下達。結(jié)合生產(chǎn)的需求，參與現(xiàn)場檢修，驗證診斷的正確性，形成不間斷的閉環(huán)管理