BH5000网络化实时监测系统技术应用

BH5000网络化实时监测系统技术应用通过应用BH5000网络化实时监测系统分析，在机组运行中通过状态监测判断、分析生产故障的部位和原因，掌握设备运行状况，从而为达到预测、预报、预知检修提供了有力的理论依据及技术支持。文章通过应用实例介绍了BH5000在其应用过程中其发挥的作用。标签：往复压缩机；状态监测；频谱；活塞杆沉降；温度引言随着我厂装备的大型化以及企业生产自动化程度的不断提高，维修在现代化企业中的地位日益提高，同时，安全生产、环境保护、节能减排等也成为企业的关注点。往复式压缩机是石油、化工生产流程中的重要的设备，其运转关系到整个生产流程运转状况。如果运行中的压缩机出现非计划停车，将导致一系列问题：影响工艺流程、造成巨大生产损失、增加额外的维修费用、影响人员、环境及设备安全，研究表明80%的非计划停车是由于气阀、活塞/活塞杆、填料、活塞杆/支撑环故障引起。为此2009年底我厂在干式气柜装置K203往复压缩机上安装并投用了由北京博华信智科技发展有限公司与北京化工大学共同研发的BH5000网络化实时监测系统。1BH5000系统简介BH5000网络化实时监测系统是针对往复式压缩机进行远程监测是实施状态监测与诊断的平台，该系统采用了多种先进技术，可以针对企业用户不同网络的特点，形成了一套基于Internet的设备实时在线监测诊断系统，通过在线监测可以提前发现诊断设备故障，防患于未然，将非计划停车转为计划停车，保证设备长周期、安全稳定运行，保证生产流程的正常运行。因此，对往复压缩机进行综合监测可以在早期确认设备故障根源、延长压缩机的运行周期、避免非计划停机、提高压缩机的可靠性、降低运行成本、提高产量、增加潜在的利润、增加人员及设备的安全性。2BH5000安装及功能介绍（1）键相信号-电涡流传感器；用途：提供信号采集触发，用于故障诊断参考。（2）阀门温度-热电阻；用途：测量进/排气阀温度，监测气阀故障。（3）活塞杆位置（沉降/偏摆）-电涡流传感器；用途：测量活塞杆位置，监测支撑环、活塞环、十字头等故障。（4）冲击信号-冲击传感器；用途：测量冲击信号，监测拉缸、水机、连接松动等冲击类故障。（5）壳体振动-加速度传感器；用途：测量振动加速度、速度信号，监测基础振动、壳体振动、不平衡类故障。（6）动态压力（示功图/活塞杆载荷）-动态压力传感器；用途：测量气缸内部动态压力，监测气阀、活塞环、活塞杆、十字头大小头瓦的故障。2.1键相信号：设置上死点标记（1）将参考气缸的活塞盘车到上死点（2）在飞轮上做标记2.2活塞位置往复式压缩机通常用支撑环以减小气缸套磨损和由于活塞与气缸接触带来的损害。活塞杆位置监测主要解决机器运行中，在活塞与气缸接触之前，支撑环产生多大的磨损时需要停机。2.3动态压力监测（干柜K203往复压缩机由于不具备条件未安装）检测往复压缩机整体运行状况的最有效的防腐就是监测气缸压力。对每个压缩机的内部压力进行在线监测，可以实现对气缸压力，压缩比，尖峰活塞杆负荷以及活塞杆反向的连续监测，从而可以获得吸气阀、排气阀、活塞环、填料轴封和十字头销的状态信息。气缸压力通过永久安装在每个气缸膛上的压力传感器进行监测。气缸压力和曲轴位置用于连续的状态监测和性能计算。对每个连续监测点都可分别进行报警和危急设定点设置。2.4十字头振动安装于十字头上的加速度传感器能检测出由冲击所引起的机械故障，如十字头松动、液体吸入气缸或连杆与套筒间隙过大。由于冲击引起的是高频振动，因此加速度传感器比速度式传感器更适合于冲击类的机械故障测量。在正常情况下，其振动很小，当产生冲击时，其振动增大，振动波形在每次冲击表现了如图7所示的典型的振铃响应。通过观察加速度波形，可以很明显地看到每次冲击时产生的大幅度的振动幅值增加。加速度传感器进行十字头振动监测可以监测以下机械故障：液体吸入气缸、十字头间隙过大、十字头螺母或螺栓松动、活塞销圈间隙过大。2.5殼体振动对称平衡式压缩机上的气缸作用在曲轴上的力从物理上讲能相互抵消，但是当过程发生变化，如气阀损坏、刮缸、泄漏等故障时，其作用在机器上的压力会产生不平衡。这些压力经过轴承传送到壳体，使曲轴在1或2倍的机器运行速度上振动。其机械转速的1/2倍频到2倍频的谐波上也会产生同样的影响。这些倍频处的幅值过大显示了机器有机械或运行问题，例如发生不平衡或不对中等故障。2.6气阀温度监测吸气和排气阀通常是往复压缩机中维修率最高的部件。故障阀会明显降低压缩机的效率。阀门温度监测模块能够显示压缩机阀门温度并帮助管理往复设备。采用阀门温度监测所带来的好处有：早期确定损坏和有故障的阀门。损坏的阀门会导致容量变小，效率降低或由于阀门部件落入气缸而损坏气缸套。确定活塞头与曲柄端之间是否有由于活塞环的损坏而带来的气体泄漏。3BH5000在线监测实例2011年7月6日11：30停K203，该机组运转周期到计划检修，K203瓦斯压缩机2011年7月14日检修完毕，经拆检活塞环、支撑环、密封都有不同程度的磨损，活塞最大磨损量为5mm，支撑环最大磨损量为1.5mm，对磨损的部件进行了更换处理，气阀均为修复阀。7月15日11：00开K203运行，通过BH5000网络化实时监测系统的分析发现机组存在的问题。从1级缸情况分析如下：（1）1级缸活塞杆沉降量自2011年7月15日开车后一直处于增大趋势，目前沉降量相对变化量已接近500μm。与此同时，2011年9月后1级缸活塞杆沉降量出现300μm左右的波动，观察历史比较图发现活塞杆沉降直流量存在400μm左右的变化。（2）观察1级缸活塞杆沉降与缸体振动波形，发现9月20日后，缸体振动在0度、360度左右（活塞换向点）显著增大，同时，沉降波形交流量也在0度、360度左右发生显著变化。从2级缸情况分析如下：（1）2#缸运行趋势相对平稳，观察历史比较图发现2#缸活塞杆沉降波形自7月开车以来直流量相对增大100μm左右；9月份2#缸沉降量变化相对平稳，缸体振动无明显异常变化。（2）K203瓦斯气压缩机组诊断分析结论根据上述现象，经初步分析，结论如下：（1）1#缸支撑环、活塞环已发生较大磨损，缸体振动因磨损加剧也存在增大趋势，目前沉降量与缸体振动均出现报警。（2）2#缸的支撑环、活塞环自更换后也存在一定磨损，9月份的运行状态相对平稳，未来需要继续关注其运行趋势。（3）考虑到K203机组工作环境较为恶劣，压缩气体杂质含量较多，1#、2#缸活塞杆沉降量显示两缸支撑环考虑到机组工作环境较为恶劣，压缩气体杂质含量较多，1#、2#缸活塞杆沉降量显示两缸支撑环、活塞环等元件已出现一定磨损，结合现场情况在50%负荷时机组声音出现异常，计划进行停车检查。2011年10月8日现场检查发现机组一级缸声音有异常，结合BH5000网络化实时监测系统反映出一级缸活塞沉降量逐渐升高已达到报警值，并且一级缸缸体振动也出现报警，同时一级缸撞缸次数间断出现报警，于是8日16：10停K203。安排停机进行检修，联系施工单位打盲板完毕后钳工进行检修，经拆检发现一级缸有轻微拉伤，由于发现及时经机动科同意安排钳工对一级缸拉伤处进行研磨，由于停车及时未造成更加严重的后果。钳工更换一二级活塞环、支撑环。从活塞环、支撑环的磨损量来看不是很大一级活塞环最大磨损量：4.4mm（活塞环原尺寸27mm），一级支撑环最大磨损量：4.0mm（支撑环原尺寸17mm），原因分析：主要是瓦斯气中含有液态及粉尘的夹带杂质，并且沉淀物具有较强的粘度，造成粘连在气缸内壁致使活塞在进行往复运动时加速对气缸的磨损。检修完毕后于10月10日20：00啟动K203，运行时发现一级缸有撞缸声音，于是停机检查发现一级死点间隙小进行调整10月12日0：25开机运行，10月17日由于K203二级缸有异常声音联系钳工将顶丝紧固后正常。10月26日检查二级缸进气阀有两只温度偏高，最高1只在62℃，另一只在52℃，并且一级排气压力升高，10：50停K203，联系钳工检修，拆下二级进气阀检查发现填料冷却水沿活塞杆流入缸内，联系钳工同时更换二级填料密封，主要是：O型橡胶圈腐蚀老化造成密封不严。进气阀阀体温度过高原因是：由于进气阀有漏气现象，排出的高温气体漏进气缸，造成进气阀温度偏高。10月27日9：15开K203机，运行正常。4结束语往复压缩机设备状态监测系统作为一项新技术，已得到全世界范围内的重视。近几年，在很多企业已经运用了这项技术，但是技艺还不成熟，在管理方面还没有统一的标准来规范运行，需要投入更多的精力和资金，实现设备状态监测的不断发展和创新。参考文献[1]高金吉.设备诊断工程与集散监测系统[J].石油化工设备技术，1996，17（3）：11-14.[2]高金吉.机泵群实时监测网络和故障诊断专家系统[J].中国工程科