（化学工程专业论文）旋转机械远程实时监测诊断系统的研究与应用.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 随着机械设备的大型化、自动化、高速化和复杂化，机械设备的故障诊断也变得十 分复杂，单一、各自独立的监测与诊断系统己不能适应现代大工业连续生产的要求，所 以旋转机械远程实时监测诊断系统的开发与应用就越来越显得迫切和重要。基于计算机 网络的分布式监测与故障诊断系统具有良好的开放性，实现资源共享，使来自不同的诊 断资源能互相协作，共同解决诊断问题，避免重复开发，是当前和今后一段时问内的发 展主流。本文围绕旋转机械远程实时监测诊断系统的建立和应用，对远程诊断系统的建 设思想、系统实现的功能、信号的传输及处理、知识的管理及综合诊断方法等进行了深 入的研究。其主要内容包括： 一、介绍了故障诊断的发展概况及国内外现状，阐述了故障诊断技术应用于企业的 重大意义，引出了建立远程诊断系统的必要性，在客观分析了项目可行性的基础上，提 出了本课题的目的和任务，最后介绍了本论文的研究思路和结构安排。 二、论述旋转机械远程实时监测诊断系统的总体方案设计，选用软、硬件的依据， 以及建立旋转机械远程实时监测诊断系统运用的先进技术。 三、详细介绍了旋转机械远程实时监测诊断系统实现的功能，包括常规图谱分析功 能，启停机图谱分析功能，列表日记功能，诊断助手分析功能等。 四、通过实例详细介绍了旋转机械远程实时监测诊断系统在企业中的应用，包括远 程监测、远程诊断、远程指导维修以及数据的多角度利用和多层次共享。 五、通过工程实践，说明旋转机械远程实时监测诊断系统实现了设备状态信息的多 角度利用，数据多层次共享，使各级设备管理人员可及时了解设备运行状况；同时充分 发挥股份公司的专家资源优势，实现远程、异地专家会诊。对旋转机械全面实现远程监 控、远程诊断以提高整个股份公司的设备监测、管理水平，真正达到预知维修的目的， 为生产的顺利进行切实起到保驾护航的作用。 关键词：旋转机械；远程实时监测诊断系统；远程诊断；信息共享 旋转机械远程实时监测诊断系统的研究与应用 r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fr e m o t er e a l t i m em o n i t o r i n gd i a g n o s i s s y s t e mo nr o t a t i n gm a c h i n e r y a b s t r a c t w i t ht h e e x p a n s i o n ，a u t o m a t i z a t i o n ，a c c e l e r a t i o na n dc o m p l i c a t i o no fm e c h a n i c a l d e v i c e s ，f a u l td i a g n o s i si sg e t t i n gv e r yc o m p l e x s i n g l ea n di n d e p e n d e n tm o n i t o r i n ga n df a u l t d i a g n o s i ss y s t e mc a n tm e e tt h eb u i l d i nn e e d so fs u c c e s s i v ep r o d u c t i o ni nm o d e mi n d u s t r i e s ， s ot h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fr e m o t er e a l - t i m em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i ss y s t e mo n c r i t i c a lm a c h i n es e tb e c o m em o r ea n dm o r ee x i g e n ta n di m p o r t a n t t h ed i s t r i b u t e d m o n i t o r i n gf a u l td i a g n o s i ss y s t e mb a s e do ni n t e m e ti so p e n ，k n o w l e d g es h a r i n g ，r e s o u r c e s f r o md i f f e r e n td e v e l o p e rc o o p e r a t et os o l v et h ed i a g n o s i sp r o b l e ma n da v o i de x p l o i t i n ga g a i n s o ，i tp r e s e n t sd e v e l o p i n gm a i n s t r e a mc u r r e n t l ya n dap e r i o do ft i m ef o rt h ef u t u r e t h e p r i n c i p l e st ob u i l dar e m o t er e a l t i m em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i sc e n t e r , p r o c e s s i n gm e t h o d so f i n f o r m a t i o n ，d i a g n o s i sa n a l y s i sm e t h o d s ，t h em a n a g e m e n ta n dr e u s eo fk n o w l e d g e ，d a t a t r a n s f e r sa n dt r a n s a c t i o na n dt h em e t h o d so fc o m p r e h e n s i v ed i a g n o s i sa r es y s t e m a t i c a l l y s t u d i e di nt h i st h e s i s t h em a i nc o n t e n t sa r eg i v e na sb e l o w ： f i r s t l y , t h ef a u l td i a g n o s i st e c h n o l o g ya n dt h ed e v e l o p m e n to ft h es t a t u sq u oa th o m ea n d a b r o a da r ei n t r o d u c e d t h eg r e a ts i g n i f i c a n c eo ft h eb e n e f i to ft h ef a u l td i a g n o s i st e c h n o l o g y a p p l i c a t i o no l le n t e r p r i s ea n dt h ee s t a b l i s h m e n to ft h en e e df o rr e m o t ed i a g n o s i ss y s t e mi s e l a b o r a t e d o nt h eb a s i so fa no b j e c t i v ea n a l y s i sf o rt h ep r o j e c tf e a s i b i l i t y , t h ep u r p o s ea n d t a s ko ft h i sr e s e a r c hs u b j e c ta r ep u tf o r w a r d f i n a l l y ，t h er e s e a r c ht h i n k i n ga n ds t r u c t u r e a r r a n g e m e n t sw e r ei n t r o d u c e di nt h i sp a p e r s e c o n d l y ，t h eb a s i cp r i n c i p l e s ，g e n e r a ls t r u c t u r e sa n dt h eb a s i so fs e l e c t i o no ft h e a d v a n c e dt e c h n o l o g ya n ds o f t w a r e h a r d w a r eo fr o t a t i n gm a c h i n er e m o t er e a l - t i m em o n i t o r i n g a n dd i a g n o s i ss y s t e mo nc r i t i c a lm a c h i n es e ta r ed e s c r i b e d t h i r d l y ，t h ef u n c t i o nr e a l i z e di no fr o t a t i n gm a c h i n er e m o t er e a l - t i m em o n i t o r i n ga n d d i a g n o s i ss y s t e mo nc r i t i c a lm a c h i n es e tw h i c hi n c l u d e st h ef u n c t i o no nc o n v e n t i o n a la n d c o m m i t m e n ta t l a sa n a l y s i sa n dl i s t i n gd i a r ya r ep r e s e n t e di nd e t a i l t h e n ，ad e t a i l e dd e s c r i p t i o nw a sm a d et ot h er o t a t i n gm a c h i n er e m o t er e a l - t i m e m o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i ss y s t e mo nc r i t i c a lm a c h i n es e ta n di t sa p p l i c a t i o ne x a m p l ei nu s ea t e n t e r p r i s e sw h i c hi n c l u d e st h er e m o t em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i sa n dr e m o t em a i n t e n a n c e g u i d a n c ea n dm u l t i - a n g l eu t i l i z a t i o n ，a n dm u l t i l e v e ls h a r i n go nd a t a 一i i 大连理工大学专业学位硕士学位论文 f i n a l l y ，t h ep a p e rs t u d i e sa n de x p l a i n sb ym e a n so fe n g i n e e r i n gp r a c t i c e ，t h em u l t i - a n g l eu t i l i z a t i o no ne q u i p m e n tc o n d i t i o ni n f o r m a t i o n ，a n dm u l t i l e v e ls h a r i n go nd a t ai s r e a l i z e do nr o t a t i n gm a c h i n er e m o t er e a l t i m em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i ss y s t e mf o rc r i t i c a l m a c h i n es e t ，w h i c hm a k e sa l ll e v e l se q u i p m e n ta d m i n i s t r a t i v es t a f ft ok n o wt h ee q u i p m e n t c o n d i t i o ni n t i m e a n dg i v ef u l lp l a yt or e s o u r c ea d v a n t a g eo fs t o c kc o m p a n ye x p e r tt or e a l i z e r e m o t ee x p e r tt e l e c o n s u l t a f i o nt of u l l yr e a l i z er e m o t er e a l t i m em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i s s y s t e mf o rc r i t i c a lm a c h i n es e ta n di m p r o v ep l a n tm a n a g e m e n tl e v e lo ft h ew h o l es t o c k c o m p a n ya n dp r e d i c t i v em a i n t e n a n c ec a nb ei m p l e m e n t e di nr e a lm e a n i n g ，e n s u r es m o o t h p r o d u c t i o na n dc r e a t em o r ep r o f i t s k e yw o r d s ：r o t a t i n gm a c h i n e ；r e m o t er e a l t i m em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i ss y s t e m ；d i s t a n c e d i a g n o s i s ； i n f o r m a t i o ns h a r i n g i i i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：鏊盐垒毯、监茎监幽避苤! 型垒盈鱼丝母 作者签名：查垫亟日期：丝呈年j 互月乏日 人连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1绪论 1 1文献综述 现代化生产企业为了极大限度地提高工业生产水平和经济效益，不断地向规模化和 高技术含量发展，因此生产装置趋向大型化、高速高效化、自动化和连续化，人们对设 备的要求不仅是性能好，效率高，还要求在运行过程中少出故障，否则因故障停机带来 的损失是非常大的。 自7 0 年代末开始，我国工业部门的诊断技术工作逐步发展起来。1 9 8 3 年，国家经 委下达的国营工交设备管理试行条例中明确提出：“逐步采用现代故障诊断和状态 监测技术，发展以状态监测为基础的预知维修体制。1 9 8 7 年，国务院正式颁布全民 所有制工业交通企业设备管理条例，其中规定；“企业应当积极采用先进的设备管理方 法和维修技术，采用以设备状态监测为基础的设备维修方法，不断提高设备管理和维修 技术现代化水平”。从而指出了机器故障诊断技术为维修体制改革服务的方问，把我国 的设备诊断技术纳入了法制轨道，8 0 年代初，部分高等院校和科研单位首先开展了诊断 技术的理论研究和实际应用，并为工厂提供咨询服务。与此同时，各部门、各系统广泛 举办专题讲座，邀请国外专家来华讲学，进行经验交流，组织全国性和行业性的学术讨 论会以及各种形式的学习班、培训班。此后，各部门根据设备的重要程度，陆续购进了 一批诊断仪器，并且建立了相应的状态监测小组或研究室( 所) ，这一工作的开展已在 企业旱取得了明显的经济效益。 化工石化行业属于流程工业，机械设备的健康状况显得尤其重要，因此花费了较大 投资对重点设备进行监测和诊断。中国石化总公司自1 9 8 4 年开始，逐步建立起以总公 司、公司或总厂以及分厂的三级状态监测机构，实行分级管理，加强了对旋转机械的振 动监测和压力容器的安全性检测，开展了不少颇有成效的工作，一些大型装置的心脏设 备大机组，其故障率比总公司成立初期已有明显下降。另外还抓紧了人员培训、信 息交流和技术引进工作，使设备诊断技术的整体水平有了提高。 随着设备诊断工作的开展，国内有关部门和地方陆续建立起一些全国性、行业性和 地区性的机械设备故障诊断技术学会、研究会以及咨询中心，开展多种形式的学术活动， 如发表论文、交流经验、展出成果和咨询服务等，对推动设备诊断工作的深入发展起到 积极作用。 设备故障诊断技术工作虽然已在各个行业展开，亦已初见成效，但是应该看n - 我 国在这一技术领域内的工作起步时间不长，经验不足，在工程中的应用由于各行业、各 旋转机械远程实时监测诊断系统的研究与应用 部门在认识、组织和管理等方面的差别，技术发展是不平衡的。多数部门在遇到设备的 一些非常见性故障时，尚不能做到迅速而又正确的判断，排除故障在某种程度上往往带 有试凑性质；机器的运转率、维修周期还达不到设计要求，与预知性维修要求尚有不少 距离制。例如，大化肥装置中的涡轮压缩机组，其使用寿命要求在2 0 年以上，长周期 连续运行要求在3 年以上，但目前实际各厂平均每年要停机2 - - 一3 次，绝大多数原因是 因为机组出了故障而被迫停机处理的。因此，加强对设备的状态监测，提高诊断的准确 率，减少停机次数，是今后设备管理中的一个长期任务。 近年来，随着我国信息高速公路的稳步拓展和互联网技术的飞速发展，故障诊断技 术的发展面临着新的机遇和挑战。一方面，遍布世界的国际互联网打破了地域的限制， 为异地的信息、知识、方法、服务等各种资源的有效沟通，提供了非常方便的联系途径， 另一方面，诊断技术的研究开始向能沟通研究、设计、制造、管理、使用和维修等部门、 为现场提供更高水平的诊断服务的远程专家分析处理中心的方向发展【6 。1 1 1 。开发研制能 借助互联网的强大通讯能力的网上远程诊断系统是非常有现实意义和发展前景的课题。 基于因特网的远程协作诊断研究工作最先是从医学领域开始的，19 8 8 年开放式远程 医疗系统的概念在美国提出，人们普遍认为一个开放式远程医疗系统应包括远程诊断、 专家会诊、信息服务、在线检测和远程学习几部分。 与医学远程诊断相比，工业领域的远程诊断工作起步较晚，进展相对较慢。1 9 9 7 年1 月，美国斯坦福大学和麻省理工学院联合主办首届基于因特网的工业远程诊断研讨 会，主要讨论了远程诊断系统联接开放式体系、诊断信息规程、传输协议，以及对用户 的合法限制，并对未来技术发展作了展望。同时该项目得到了国家制造业、计算机业和 仪表业等多家大公司的支持和通力合作，另外，许多国际组织，如m i m o s a ( m a c h i n e r y i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n to p e ns y s t e m sa l l i a n c e ) 、m f t p ( s o c i e t yf o rm a c h i n e r yf a i l u r e p r e v e n t i o nt e c h n o l o g y ) 、c o m a d e m ( c o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n de n g i n e e r i n gm a n a g e m e n t ) 、 v i b r a t i o ni n s t i t u t e 等，也纷纷通过网络进行设备故障诊断咨询和技术推广工作，并制定 了一些信息交换格式和标准。许多大公司在他们的产品中也加入了因特网功能，如 b e n t l y 公司的计算机在线设备运行状态监测系统d a t am a n a g e r2 0 0 0 可以通过网络动 态数据交换m e td d e ) 的方式向远程终端发送设备运行状态；n a t i o n a li n s t r u m e n t s 公司在 其虚拟仪器产品l a b v i e w 中新增了因特网模块，可以通过w w w 、e m a i l 、f t p 方式发 送测试数据。 国内方面，北京化工大学、西安交通大学、上海交通大学、华中理工大学、北京工 业大学和哈尔滨工业大学都在向国外先进水平看齐，已开始或准备开始从事工业领域的 大连理工人学专业学位硕士学位论文 远程诊断研究工作，有的院校在因特网上设立了一个远程诊断宣传站点，向国内外介绍 远程诊断技术，并以技术示范的方式向用户提供十分有限的远程诊断服务【1 1 。1 5 】。同时 b e n t l y 、e n t e k 、s o l t r a n 等大公司也纷纷将他们最新的网络化设备状态监测产品 推向中国市场。 1 2 故障诊断技术应用于企业的意义 机械故障诊断技术是近年来国内外发展较快的一门新兴学科，它所包含的内容比较 广泛，诸如机械状态量( 力、位移、振动、噪声、温度、压力和流量等) 的监测，状态 特征参数变化的辨识。机器发生振动和机械损伤时的原因分析、振源判断、故障防治， 机械零部件使用期间的可靠性分析和剩余寿命的估计等等，都属于机器故障诊断的范 畴。 设备故障诊断与医学诊断类似，人生活在世界上不可能不生病，机械设备在使用过 程中出现故障也是不可避免的。人生了病需要求医就诊，同样机械设备在运行中产生故 障，也要一些“医生”去帮助分析和诊断病因，因此，机器的故障诊断技术是模拟了医学界 的疾病诊断而提出来的，它的基本思路是来自于仿生学。人体疾病是由内因和外因产生， 在病理上是经过一系列复杂的物理、生化变化过程形成，通过人的各部位组织器官反映 出一定的症状( 例如发烧、疼痛、麻癣、吐泻、失控、昏迷等等) ，系统对病人的治理 首先通过各种理化检验，从检查病情出发，进行综合性分析判断，以诊断出病人的疾病 类型、性质和程度，然后对症下药，采取有效的治疗措施 1 5 - 2 0 】。对于机器的故障诊断也 是同样的“疾病”治理过程，第一步要根据设备在运行中已暴露的或潜在的故障现象，例 如：振动、噪声、磨损、裂纹、断裂、变形或效率低下等，采用相应的信号检测和分析 方法，监测到能够反映设备或零部件运行状态的参数( 称为特征参数) ，获取有关设备 “健康”状况的信息，了解其工作正常或不正常。第二步是收集与故障分析有关的设备 制造、安装和操作运行的状态参数记录数据，利用领域专家或工程技术人员的知识和经 验，用一定的诊断方法和手段，诊断出设备故障的性质、类型、部位和程度，分析故障 产生的原因，提出相应的治理措施，最终能全部或部分排除故障，保证设备安全有效的 运行。 6 0 年代初期，欧美国家把故障诊断技术称为状态监测( c o n d i t i o no nm o n i t o r i n g ) 或机器健康监测( m a c h i n eh e a l t hm o n i t o r i n g ) 。后来，日本把这一技术命名为机器状态 诊断技术( m a c h i n ec o n d i t i o nd i a g n o s t i ct e c h n i q u e ) ，并把这一技术定义为“能定量地 监测机器的状态( 指故障、劣化、强度和性能等) ，并能预测其未来的技术 。目前， 在国内一般称为设备状态监测与诊断技术或机器故障诊断技术( m a c h i n ef a u l t 旋转机械远程实时监测诊断系统的研究与应用 d i a g n o s t i ct e c h n i q u e ) ，不论名称如何，实际上它所包含的内容总是指机械设备运行中 的“状态监测”与“故障诊断 两部分。 由于现代化生产的连续性以及生产系统的复杂性，机械设备发生故障会影响到各个 方面，因此诊断技术的发展一改以往所采用离线的、静态诊断的概念，而代之以在线的 或动态诊断的概念，即在设备运行中或基本不拆卸的情况下，根据设备运行过程中产生 的各种物理的、化学的信号作为信息资料，进行数据采集、存储、处理和分析，掌握设 备的运行现状，对它已经形成或将要形成的故障进行分析诊断，判定故障的部位和产生 原因，预测预报设备未来的技术状况，这就是现代设备诊断技术的概念【2 睨6 1 。 在中国石油的各个企业中，机电设备的结构日趋复杂，自动化程度也越来越高，其 运行可靠性不仅涉及本部门的经济效益，而且影响到其他相关工厂或部门的安全、连续 生产。大型石油、化工、电力、冶金等行业的气轮机、发电机、压缩机、鼓风机等旋转 设备是企业的核心设备，一旦发生事故，损失不可估量。因此必须采用现代化的监测手 段，及时掌握设备的运行状态，才能预防和杜绝事故，延长设备的运行周期，提高经济 效益和社会效益。为了保证诸如压缩机组等大型设备正常高效地运行，必须对其进行有 效的监测和诊断，故障诊断技术对于大型设备正常运行的重要性已逐渐被人们所认识。 从设备故障诊断技术诞生以来，诊断系统由面向单台或单一类型的设备，发展到以计算 机网络为基础，把分布在各处的传感器与各种服务和管理站点联系起来的分布式监测与 诊断系统。i n t e m e t 在全球范围的迅速发展，为实现远程机械设备故障诊断提供了条件和 基础。 远程故障诊断技术是通过设备故障诊断技术与计算机网络技术相结合，在大企业的 重要关键设备上建立状态监测点，采集设备状态数据。而在技术力量较强的核心单位建 立诊断中心，对设备运行进行分析诊断的一项新技术。远程诊断的实现既能使机械设备 的故障诊断更加灵活方便，应用更加广泛，又能实现资源共享，避免重复开发，加强科企 业间以及企业与外部科研院所的交流。基于网络的设备远程监测与故障诊断系统充分利 用各企业现有监测诊断系统，将其联成网络【2 7 。3 0 1 。由于采用了网络结构，监测系统的价 格降低，使得监测范围扩大成为可能，由原来只监测旋转机械扩大到对大电机、风机、 往复式压缩机、泵等的监测，这对企业提高管理及维修决策水平意义重大，经济效益可 观。 大连理工大学专业学位硕十学位论文 1 3 建立旋转机械远程实时监测诊断系统的必要性 中国石油天然气股份有限公司中国销售额最大的公司之一，也是全球最大的1 0 0 家 企业之一。中石油公司广泛从事与石油、天然气有关的各项业务，企业资产超过5 0 0 亿 美元，下属数十家大型油田、炼化、石油分公司。生产设备中大型旋转机械( 压缩机、 烟机、风机等) 超过2 0 0 0 台套。 如何提高中石油股份公司对下属生产厂的设备管理和维护指导能力，加强预知维 修，提高对大型机组等核心设备的监测和管理维护能力，从而避免非计划停机次数、降 低生产成本，已经成为股份公司为了实现“改进本公司的技术平台及通过持续性重组和 经营合理化降低成本 的业务战略，提高企业综合竞争力而必须面对的重大课题。 目前，股份公司在提高机组管理水平的过程中面临着如下困难： 股份公司总部与下属各个企业之间存在着严重的“信息不对称”。股份公司的管理 者缺乏对大型机组等关键设备实施科学、严格、统一管理所必需的基础运行数据，不能 及时、准确掌握分散在全国各地机组的第一手运行状态信息，而这种缺乏信息基础的管 理措施往往不能有效反映企业管理者的真实意图。 股份公司下属生产企业的设备管理水平，特别是状态监测人员的设备诊断和维护水 平参差不齐、人员的知识和经验积累速度慢。如何利用股份公司内部有限的经验丰富的 设备诊断专家资源，如何加强各个生产企业彼此之间的经验交流和知识共享，成为提高 股份公司整体设备管理维护水平的重要因素。但是，远在千里之外的诊断专家无法随时、 随地掌握异地机组运行的实时状态，无法对机组故障形成趋势、实施长期监测以及对机 组早期故障进行预报和诊断，无法形成彼此之间交流共享的信息平台。 股份公司和各个生产厂之间，以及各个生产厂之间缺乏一个有效的信息交流平台， 无法实现诊断服务知识和经验的交流与共享，一家生产厂好的诊断维护经验无法迅速有 效地在各个生产厂之间进行推广。 生产厂与机组的制造商、机组改造厂等之间缺乏有效的信息交流与沟通。机组制造 厂商对出厂机组在现场的运行情况一无所知，不利于机组制造厂商为生产厂提供主动及 时的售后服务( 如备品备件供应、现场维护指导等) ，不利于机组制造厂商根据现场实 际经验改进机组设计以及制造工艺。机组制造水平以及售后服务水平的高低又进而直接 影响到生产厂的设备运行管理水平。 以上问题归根结底在于机组运行状态的透明化和信息共享上，我们称之为机组设备 管理中的“信息化瓶颈”。设备管理中“信息化瓶颈的存在严重影响了股份公司设备 现代化管理的推广实施。因此，要摆脱“信息化瓶颈”的困境，仅仅依赖现有的监测技 旋转机械远程实时监测诊断系统的研究与应用 术和管理模式是远远不够的，必须依托最新的远程监测诊断技术，拓展设备信息化管理 的新思路，建立一种科学、合理、实用的设备管理模式。 1 4 可行性论证 中国石油设备故障诊断技术中心( 辽阳石化分公司) 受化工与销售分公司技术装备处 的委托，对其下9 家地区分公司的旋转机械运行管理及状态监测工作开展情况进行了调 研。九家地区公司现有离心式旋转机械2 4 9 台( 离心压缩机和发电机组) ，其中已经安 装在线监测系统的有1 7 3 台，约占总数的7 0 ，这为实现远程监测提供了必要的条件。 中国石油股份公司委托中国石油设备故障诊断技术中心为该项目的主要实施单位， 中国石油设备故障诊断技术中心是中石油内一直从事装备状态监测及故障诊断技术的 研究开发工作，具有多年的研究经验和应用基础的技术机构，多年来研发的主要项目有： ( 1 ) 离心压缩机组在线监测分析与控制； ( 2 ) 2 m d i s 旋转机械监测诊断维修决策信息系统； ( 3 ) d m s 机泵群集散监测诊断系统； ( 4 ) 振动诊断工程( 旋转机械) 软件包； ( 5 ) 远程设备监测与诊断系统； ( 6 ) 高速旋转机械主动平衡实验系统。 同时中国石油股份公司在寻找合作单位的过程中，经过长达一年左右对国内外相关 单位的广泛深入调研、比较分析和专家论证，从满足项目实施目标的核心关键技术、合 作单位自身实力和二次开发能力、关键设备的成熟可靠性和性能价格比以及在中石油化 工与销售分公司有较广泛应用业绩等全方面考虑，最终决定选定北京化大凯达科技发展 有限公司和阿尔斯通创为实技术发展( 深圳) 有限公司作为项目实施合作单位，技术能 力强、业绩显著的合作单位的选定，为项目的实施提供了技术保证。 北京化工大学装备诊断工程研究中心是一个以工程院士为首和2 位教授、5 位副教 授、1 位讲师、1 0 多名博士、2 0 多名硕士为主体的学术团队，是国内权威机组监测诊断 系统研制单位，研制产品包括旋转机械自动诊断系统和人机对话故障诊断专家系统，已 投用远程监测诊断系统1 5 套，便携智能巡检管理系统1 0 0 余套。 阿尔斯通创为实技术发展( 深圳) 有限公司是国内技术领先的机组在线监测诊断系 统的研制单位，并已在1 0 0 余家企业使用在线系统5 0 0 套左右，监测机组超过6 0 0 套。 目前，在中石油化工与销售分公司已有七家企业1 4 2 台大型旋转机组上投用该单位产品。 大连理工人学专业学位硕士学位论文 因此，依据设备故障诊断技术中心的调研情况，选定技术能力强、业绩显著的阿尔 斯通创为实技术发展( 深圳) 有限公司和北京化大凯达科技发展有限公司作为合作单位， 与中国石油设备诊断技术中心共同进行“旋转机械远程实时监测诊断系统 的建设在技 术上是完全可行的。 中国石油天然气股份有限公司化工与销售分公司第1 7 3 号文件精神，为进一步提高 股份公司炼化企业在设备运行可靠性及状态监测、故障诊断方面的管理水平，实现预知 维修的目的，在各地区分公司安装了在线监测诊断系统的基础上，化工与销售分公司拨 付专款在辽阳石化分公司成立“关键机组远程实时监测诊断管理中心 ( 以下简称远程 诊断中心) ，搭建旋转机械远程实时监测诊断系统，为项目的顺利进行提供了资金保障。 化工与销售分公司经综合考虑，确定了旋转机械远程实时监测诊断系统同时采用深圳市 创为实技术发展有限公司的b s 版本和北京化大凯达科技发展有限公司的c s 版本两种 方式进行系统建设。 1 5 本论文的目的和任务 主要目的是面向中国石油天然气有限公司化工与销售分公司及其下属9 家分公司， 依托现有的在线监测系统，通过对全国9 家分公司的大型旋转设备的运行状态和故障信 息实施远程联网在线监测、以及建设对机组运行数据进行统一管理和信息发布的中心网 站和数据仓库，提供更加完善、统一的股份公司旋转机械远程监测诊断系统平台。该平 台的建立给设备管理提供优越的基于多种专业化分析图谱和监测诊断报警手段，实现设 备状态信息的多角度利用，数据多层次共享，使各级设备管理人员可及时了解设备运行 状况，从而有助于中石油化工与销售分公司加强对下属各分公司机组的集中优化管理以 及状态检修决策；进而促进机组管理、检维修以及故障诊断水平的整体进步，特别是远 程诊断中心可以充分发挥股份公司的专家资源优势，实现机组故障的网上专家会诊，以 提高整个股份公司的设备监测、管理水平，真正达到预知维修的目的，为生产的顺利进 行切实起到保驾护航的作用，最终提高企业的综合竞争实力，为国民经济安全可持续发 展做出应有贡献。 1 6 本文研究思路和结构安排 本文研究思路是：在中国石油天然气有限公司化工与销售分公司及其各下属9 家分 公司内，依托现有的旋转机械在线监测系统，采用多种先进技术搭建中国石油旋转机械 远程实时监测诊断系统平台，对9 家地区分公司的旋转机械的运行状态和故障信息实施 远程联网在线监测，将系统的功能应用于企业，通过各种图谱的分析，实现远程诊断， 旋转机械远程实时监测诊断系统的研究与应用 并通过应用实例说明远程诊断系统实现了设备状态信息的多角度利用，数据多层次共 享，及远程指导检修决策，进而促进机组管理、检维修以及故障诊断水平的整体进步。 本文的结构安排：整篇论文共分五部分。 第一章：绪论 本章介绍了故障诊断的发展概况及国内外现状，阐述了故障诊断技术应用于企业的 重大意义，引出了建立旋转机械远程实时监测诊断系统的必要性，在客观分析了项目可 行性的基础上，提出了本课题的目的和任务，最后介绍了本论文的研究思路和结构安排。 第二章：旋转机械远程实时监测诊断系统的总体方案设计 本章论述旋转机械远程实时监测诊断系统的架构，选用软、硬件的依据，以及建立 远程诊断系统运用的先进技术。 第三章：旋转机械远程实时监测诊断系统功能介绍 本章详细介绍了旋转机械远程实时监测诊断系统实现的功能，包括常规图谱分析功 能，启停机图谱分析功能，列表同记功能，诊断助手分析功能等。 第四章：旋转机械远程实时监测诊断系统的应用及诊断案例分析 本章通过实例详细介绍了旋转机械远程实时监测诊断系统在企业中的应用，包括远 程监测、远程诊断、远程指导维修以及数据的多角度利用和多层次共享。 第五章：结论 通过工程实践，说明旋转机械远程实时监测诊断系统实现了设备状态信息的多角度 利用，数据多层次共享，使各级设备管理人员可及时了解设备运行状况；同时充分发挥 股份公司的专家资源优势，实现远程、异地专家会诊。对旋转机械全面实现远程监控、 远程诊断以提高整个股份公司的设备监测、管理水平，真正达到预知维修的目的，为生 产的j i i 页n 进行切实起到保驾护航的作用。 本文研究思路如图1 1 所示 大连理工大学专业学位硕士学位论文 i 系统的总体方案和架构 i l 系统实现的功能介绍 图1 1 论文研究思路 f i g 1 1 t h et h o u g h to fr e s e a r c hi nt h ep a p e r 一9 旋转h l 槭远j f ! f 实f t q 峨断系统的研究1 席j f 2 旋转机械远程实时监测诊断系统的总体方案设计 21 旋转机械远程实时监测诊断系统的总体方案设计 211 中国石油远程诊断中心构成 中田石；l | 吐备故障渗断技术巾心( 让化机械技术研究所) 受化工与销售分公刊技术 装备处的委托，对建立远程诊断巾心进行了总统) ；l l ! 划设计。总体结构设计i t 以r p | _ i j 石油 设备故障诊断中心为土站，咀化，销售分公司f 并分公司为分站，中幽石油远程诊断 中心；f f = 】成如图2 l 所示。 ? 、_ 、一 i 鏊卜一一+ + - ? i 、一、一鏊l ：忑 j ，7 + 、 、磊i 。 _ i i 芦_ l 一。一，+ ，二毛毛= 再= = 17 ；。 二可、一面i 二乒 盐 盐盏釜l矗i盐 瞥i2 l 中喇1 , i t l l 远程诊断c - 心构成 f i g2 1 t h ec o m p o s i t i o no f d i s t a n c ed i a g n o s i sc e n t f eo f p e t r o lc h i n a 21 2 旋转机械远程实时监测诊断系统网络拓扑结构 以远程诊断中心为核心，建屯旋转机械远程：史时监删诊断系统，该系统采用网络 拓扑结构，刚络拓扑图如蝌2 2 所示 人连理l 学专业学1 t 硕e 学化论文 嚣韵 囊， 霹一 z 。* j 月h 月尽曲 霹同 丙* * 目月酾盘匈 一i k ；- l l 硇 嘲| 月 一、豳 呻， 目22 旋转机械远科实时m 删诊断系统州络拓扑倒 f i g2 2t o p o l o g i c a ld i a g r mo f r o t a t i n g m a c h i n e r e m o t er e a l l i m e m o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i s s y s t e mn e t w o r k 上蚓为旋转机械远程实时监删诊断系统的嘲络拓扑图，该系统山远程诊断中心服务 器、分公司数据服务器以及现场数据采集器组成，其中远程诊断。h 服务器安置在l 】围 石油设备故障诊断技术中心( 辽阳石化分公一j 机械技术研究所) ，分数据服务器以及 现场数据采集器安装在化_ 与销售分公司备个分公司内。 f 1 1 远程诊断中心 远挫渗断巾心由人，唑数据服务器阡列、数据存储器用软件等组成。远程渗断中心 可以完成对各分厂数据服务器及数据采集器进行管理与设置，对备分厂机组运行数据的 长期存贮和管理，为总公百j 管理人员提供机组自动运行统计和各种报表自动生成功能、 为公司各级珍断专家和工程师提供铀世的诊断功能，为行业争家提供嘲卜共享的t 作平 台。 ( 2 1 分公州数据服务器 分公司数掘服务器可以完成对该分公刊数据服务器及数抓采集器进行管理与设置， 对该分公司机组运行数抛的k 期存贮和锊理，并实现该分公叫所有运行数据远程诊断中 塞 一一 一 黑一 兰 ， 翌 | | 昌 霹目墒明鼢 旋转机械远拌实时崎0 诊断系统的研究与麻h j 心服务器的集。”远程州绗传输。分公司的浏览站计算机还可以通过访问数据服务器，为 分j 管理人员和诊断工程师提供专业诊断功能。 ( 3 ) 分j 数据采集站 分j 数据服务嚣作为远程诊断中心位j 各个l 厂的数据采集终端，起到了采集和分 析川机组运行数据的作用。包括保存振动波形、频谱、故障特征、转速、轴位移以及 温度、擅力、流量等现场重要工艺参数。 213 远程诊断中心数据流结构 远程诊断兀 心的数据流结构如图23 所示 幽23 远栏跨断中心数据流结构小意幽 f i g2 3 t h ee x p l m l a t i o nd i a g r a m o f d a ms t t g a l l ls c n k t u r e f o r d i s t a n c e m o n i t o r i n g d i a g n o s i sc e n t l _ e 中国石油远程诊断中心建于辽化，除辽化数据是通过辽化局域网r 传数据外，其他8 家的数据足通过中国石油广域网将企业数据传到北京总部，然后经中转服务器转发到辽 化，这8 家上传数据除大庆石化由北京化大凯达科技发展有限公司负责外，其他的七家 ( 抚顺石化，兰州石化，吉林石化，独山子石化，乌石化，宁夏石化，大庆炼化) 上传 大连理t 大学专业学位硕士学位论文 数据由阿尔斯通创为实技术发展( 深圳) 有限公司负责，两家公司分两台服务器上传数 据，并互为冗余。 现场数据通过中转服务器传输给远程诊断中心的w e b 服务器和中间件服务器，在服 务器异常时，这两台服务器互为冗余。 数据库服务器负责数据的存储管理，备份服务器除负责定期对数据进行磁带备份外， 同时实现数据库服务器的冗余。 2 2 项目的整体运行结构 该项目主要包括数据采集及在线状态监测预报系统和在线故障诊断系统。 ( 1 ) 数据采集及在线状态监测预报系统 数据采集及在线监测预报系统主要包括传感器系统、智能数据采集系统、在线监测 预报系统。 ( 2 ) 在线故障诊断系统 在线故障诊断系统包括信号分析处理系统和故障诊断专家系统两大部分。 项目的整体运行结构如图2 4 所示 状态监测 分析诊断 治理预防 图2 4 项目的整体运行结构图 f i g 2 4 t h ec o m p l e t er u n n i n gs t r u c t