建立離心壓縮機(jī)故障診斷標(biāo)準(zhǔn)的新方法

么子云,郭海濤,段禮祥

(1.中石油北京天然氣管道有限公司,北京100101;2.中石油江蘇液化天然氣有限公司,江蘇南通226400;3.中國(guó)石油大學(xué)(北京)機(jī)電工程學(xué)院,北京 102249)

建立離心壓縮機(jī)故障診斷標(biāo)準(zhǔn)的新方法

么子云1,郭海濤2,3,段禮祥3

(1.中石油北京天然氣管道有限公司,北京100101;2.中石油江蘇液化天然氣有限公司,江蘇南通226400;3.中國(guó)石油大學(xué)(北京)機(jī)電工程學(xué)院,北京 102249)

提出一種建立離心壓縮機(jī)振動(dòng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的新方法,該方法通過(guò)數(shù)據(jù)截取、去除跳變值得到壓縮機(jī)運(yùn)行良好時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù),以此為基礎(chǔ)提取不同壓縮機(jī)不同振動(dòng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值及超限值,從而形成針對(duì)不同壓縮機(jī)的個(gè)性化診斷標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。診斷過(guò)程中以此庫(kù)為標(biāo)準(zhǔn),判斷壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。將該方法應(yīng)用于陜京線離心壓縮機(jī)的日常監(jiān)測(cè),診斷結(jié)果完全正確,表明此方法的成熟可靠,具有推廣價(jià)值。

離心壓縮機(jī);故障診斷;標(biāo)準(zhǔn);個(gè)性化

Abstract:A new method was put forward to establish a diagnostic standard for compressors respectively.The vibration data were got well through data capture and removal of the abnormal data.And then the standard library which includes the standard value and the limited value was picked up from the vibration data.The established standard was used to diagnose the centrifugal compressors of Shanxi-Beijing pipeline,and the conclusion is correct.It shows that the method is mature and reliable.

Key words:centrifugal compressor;diagnostic standard;standard;personalization

離心壓縮機(jī)是天然氣輸送的關(guān)鍵設(shè)備,在運(yùn)行中出現(xiàn)故障而停機(jī)不僅會(huì)影響正常的生產(chǎn),所造成的經(jīng)濟(jì)損失更是無(wú)法估量[1]。振動(dòng)信號(hào)是當(dāng)前離心壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的主要信號(hào)源[2-3]。針對(duì)壓縮機(jī)的各個(gè)關(guān)鍵部位,出廠數(shù)據(jù)冊(cè)中都有相應(yīng)的振動(dòng)限值,此外 GB/T6075.3—2001等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)壓縮機(jī)各個(gè)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值做出了規(guī)范,但是這些標(biāo)準(zhǔn)所包含的限值通常是壓縮機(jī)振動(dòng)的上限值,即保護(hù)停車(chē)值,而且在機(jī)組正常運(yùn)行中并不能及時(shí)、準(zhǔn)確地反映壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。本文通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)歷史振動(dòng)數(shù)據(jù)分類(lèi)篩選,提取其標(biāo)準(zhǔn)值及超限值,建立壓縮機(jī)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn),并獲得針對(duì)單臺(tái)壓縮機(jī)不同振動(dòng)指標(biāo)的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù),以此標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)為參照,精確地判斷壓縮機(jī)的運(yùn)行狀況,從而實(shí)施機(jī)組狀態(tài)預(yù)警。

1 診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立原理

通常,壓縮機(jī)在投產(chǎn)時(shí)會(huì)配有相應(yīng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)用于采集、存儲(chǔ)壓縮機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)。建立診斷標(biāo)準(zhǔn)所用到的數(shù)據(jù)可以直接從該數(shù)據(jù)庫(kù)提取。通過(guò)數(shù)據(jù)截取、去除跳變值和提取標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)步驟建立所需標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。

1.1 數(shù)據(jù)截取

壓縮機(jī)診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立應(yīng)基于壓縮機(jī)運(yùn)行良好下的狀態(tài)參量。壓縮機(jī)在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包含其各種狀態(tài)之下的振動(dòng)信號(hào),不能直接作為建立標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)源。因此在數(shù)據(jù)截取的過(guò)程中,應(yīng)結(jié)合維修保養(yǎng)報(bào)告,截取壓縮機(jī)機(jī)組2次保養(yǎng)間正常運(yùn)行且狀態(tài)最好的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù),并從中提取每個(gè)測(cè)點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)值,從而形成壓縮機(jī)良好運(yùn)行的精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 去除跳變值

數(shù)據(jù)截取后形成的數(shù)據(jù)庫(kù)僅僅從時(shí)間歷程上去除了壓縮機(jī)運(yùn)行惡劣時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù),但是其中依然包含由于壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的啟停機(jī)、機(jī)組工況改變或數(shù)據(jù)采集器不穩(wěn)定等原因所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)跳變值,該跳變值的幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離壓縮機(jī)正常運(yùn)行振動(dòng)幅值,大大地影響了診斷標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算,因此在計(jì)算獲得標(biāo)準(zhǔn)值前應(yīng)去除此類(lèi)跳變值,以獲得建立診斷標(biāo)準(zhǔn)所需的精簡(jiǎn)而有效的數(shù)據(jù)源。

1.3 提取標(biāo)準(zhǔn)

同樣,用上述方法計(jì)算所有測(cè)點(diǎn)各個(gè)特征值的平均值即可獲得不同測(cè)點(diǎn)不同特征值所對(duì)應(yīng)的診斷標(biāo)準(zhǔn)值,從而獲得超限值,繼而形成壓縮機(jī)新的診斷標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。

2 應(yīng)用

2.1 陜京線天然氣壓縮機(jī)診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立

在陜京線,已有8臺(tái)離心壓縮機(jī)組安裝了在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)采集功能并能提供豐富的振動(dòng)圖譜,能夠形成一個(gè)全面豐富的壓縮機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)。該系統(tǒng)的診斷雖然已智能化,但仍不能評(píng)估機(jī)組工況的劣化程度,實(shí)施機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警,以至于仍采用機(jī)器出廠資料中的振動(dòng)限定值或一般旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)作為機(jī)組的保護(hù)值。本方法主要用于建立單臺(tái)機(jī)組個(gè)性化振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn),評(píng)估機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)施機(jī)組運(yùn)行情況預(yù)警,從而達(dá)到指導(dǎo)機(jī)組維修的目的。

圖1 壓縮機(jī)測(cè)點(diǎn)示意

本方法提取了8臺(tái)壓縮機(jī)近3 a來(lái)的歷史數(shù)據(jù)作為樣本,每臺(tái)選取壓縮機(jī)前徑向軸承及后頸徑向軸承X Y方向振動(dòng)測(cè)點(diǎn)[4],標(biāo)號(hào) VE-701X、VE-701Y、VE-702X和 VE-702Y四個(gè)測(cè)點(diǎn)(如圖1所示,下文分別用1～4號(hào)測(cè)點(diǎn)來(lái)表示)、每測(cè)點(diǎn)20 000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)5個(gè)特征值,共320萬(wàn)個(gè)特征值,建立了單臺(tái)機(jī)組個(gè)性化的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù),表1列出了每個(gè)測(cè)點(diǎn)的其中3個(gè)特征值的標(biāo)準(zhǔn)值。

2.2 2#中間壓氣站B壓縮機(jī)的診斷

表1列出了陜京線8臺(tái)壓縮機(jī)共32個(gè)測(cè)點(diǎn)的通頻值、1倍頻、2倍頻的標(biāo)準(zhǔn)值和超限值。通頻值是用來(lái)反映測(cè)點(diǎn)的整體振動(dòng)情況,1倍頻用來(lái)反映轉(zhuǎn)子不平衡的情況[5],2倍頻用來(lái)反映轉(zhuǎn)子不對(duì)中的情況,當(dāng)實(shí)測(cè)值大于標(biāo)準(zhǔn)值與超限值的和,則發(fā)出報(bào)警。按照新建的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)編制監(jiān)測(cè)軟件,并對(duì)陜京線8臺(tái)天然氣壓縮機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷。在2009-02-27發(fā)現(xiàn)2#中間壓氣站的B機(jī)組測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)2的1倍頻超限,如圖2,判斷為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)軸不平衡,而此時(shí)根據(jù)通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)并沒(méi)有報(bào)警。

表1 離心壓縮機(jī)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

圖2 新標(biāo)準(zhǔn)診斷報(bào)告

在接下來(lái)的機(jī)組保養(yǎng)過(guò)程中,技術(shù)人員通過(guò)解體壓縮機(jī)發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)有明顯的轉(zhuǎn)軸不平衡,與診斷結(jié)論完全吻合。

3 結(jié)論

本文提出了一種建立壓縮機(jī)振動(dòng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的新方法,該方法根據(jù)離心壓縮機(jī)的歷史振動(dòng)數(shù)據(jù),有針對(duì)性地建立了壓縮機(jī)的個(gè)性化振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。在實(shí)際應(yīng)用中,診斷結(jié)果和實(shí)際情況完全吻合,表明該方法成熟可靠,能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反映壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),診斷出壓縮機(jī)的故障。

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New Method to Establish Fault Diagnostic Standard of Centrifugal Compressor

YAO Zi-yun1,GUO Hai-tao2,3,DUAN Li-xiang3
(1.PetroChina Beijing Gas Pipeline Co.,Ltd.,Beijing100101,China;2PetroChina Jiangsu LNG Company Limited,Nantong226400,China;3.College of Mechanical and Electrical Engineering,China University ofPetroleum(Beijing),Beijing102249,China)

TE928

A

1001-3482(2010)08-0065-04

2010-01-06

中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(07E1005)

么子云(1978-),男,河北唐山人,工程師,碩士,現(xiàn)從事大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備管理工作及機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測(cè)與診斷研究,E-mail:yaoziyun@gmail.com。