離心式壓縮機組遠程監控和診斷系統方案

陳國慶 年 濤 王嗣晨 趙明勝

（開封空分集團有限公司設計研究院，河南 開封475004）

唐山東華鋼鐵有限公司KDON（Ar）-15000/15000/500（Y）型空分裝置為外壓縮流程，由開封空分集團成套，于2014年3月一次性氧、氮、氬開車并考核達標。空分裝置的主空壓機選用開封空分集團的離心式空壓機，機組氣量為83 000Nm3/h，出口壓力為0.52MPa（G）；氮壓機選用交大賽爾的離心式氮壓機，機組氣量為180 00Nm3/h，出口壓力為2.5MPa（G）；遠程診斷系統選用鄭州恩普特eM3000產品。

空壓機和氮壓機分別作為空分裝置和煉鋼工藝原料氣的關鍵性咽喉機組，正常狀況下需要保證工作的長期穩定性和有計劃的停車檢修，壓縮機故障時從故障征兆出現到發生時間很短，進而故障處理需要準確無誤性和時效性。遠程診斷系統通過對機組軸振動和位移等關鍵參數進行遠程監控和診斷，能盡量提前發現異常問題，從而及早發現和消除故障隱患，并縮短故障排除所需時間，保證裝置的穩定生產，提高裝置的整體效益［1］。

1 系統架構

完整的遠程監測與故障診斷系統分為3個不同的層，即遠程層監控診斷層、Internet層和現場數據采集系統層，其中遠程層為診斷中心的主體，Internet層為數據通信支撐，現場數據采集系統層為診斷分析數據的來源。如圖1所示：

遠程診斷中心的Web服務器訪問設在各用戶現場的eM3000系統診斷服務器，并讀取該服務器中的數據（現場企業級eM3000系統診斷數據服務器可與Web瀏覽站用同一臺服務器）。遠程用戶同本地用戶一樣，看到的是現場ICS3000數據采集器按照設定規則采集并存儲的數據，或者是當前的實時數據。

1.1 現場數據采集系統

機組的軸振、軸位移測量，通過機組就地電渦流傳感器的前置器（派利斯PT2010系列）BUF緩沖接口同軸電纜連接輸出原始信號［1］，包括：

1.1.1 交流直接輸入。未濾波數據，用于時間波形、通頻軌跡顯示，獲得正確幅值、相位；

1.1.2 交流矢量濾波輸入。用于波德圖、極坐標繪圖，獲得高分辨率圖形和正確的相位信息；

1.1.3 交流抗混濾波輸入。用于頻譜類分析圖形繪制顯示、提純軌跡類繪圖，避免頻率混疊；

圖1

1.1.4 直流輸入。用于軸中心線位置繪制顯示。

以上信號進現場數據采集診斷服務器完成分析，服務器具備完善的數據預處理能力，采用的分析方法如：時波分析，頻譜分析，軸心軌跡，空間全矢譜分析，小波分析，波德圖和極坐標圖分析，三維頻譜分析等。

現場側數據交換機需要提供一個固定IP，用以實現點對點的安全通訊。

1.2 Internet層

Internet層是系統數據傳輸的支撐層，可以支持不同地域的企業級eM3000在線監測與故障診斷系統的接入，獲得遠程故障診斷中心的診斷服務，同時也為處于不同地域的咨詢專家或企業在外出差的領域專家訪問遠程診斷系統。

eM3000系統提供專門的WEB程序，以滿足網上所允許的計算機上使用IE瀏覽而無需其他任何軟硬件。

1.3 遠程監控診斷系統

遠程診斷中心是分布于各個企業的eM3000系統的故障診斷專家知識支持中心，由多臺遠程診斷工作站、信息系統工作站、中心數據庫監控服務器和中心Web服務器等組成，構成一個集信息處理、智能推理和網絡服務等功能的復雜系統。

遠程診斷中心具有更豐富的專家診斷知識，包括國內外研究成果和現場診斷經驗提煉出的具有權威性的專家診斷知識，當遠程用戶提交設備運行信息并提出診斷要求后，中心可給出更加準確的診斷結論。

遠程診斷系統通過軟件自動分析和診斷專家會診分析，可實現對機組經常出現的轉子或聯軸器不對中、不平衡、軸瓦損壞、止推瓦損壞、油膜振蕩、壓縮機喘振等故障診斷分析。

2 軟硬件組成

2.1 機組側監控診斷主要軟硬件（見表1）

表1

2.2 監測點數（見表2）

表2

3 系統調試

對于在線監測診斷系統來說，數據采集系統的可靠性和實用性非常重要，一般數據采集系統和分析診斷場所有一定距離，在現場調試過程中對數據采集系統的工作自連性、可靠性至少要進行兩次以上測試。

首先現場通過組態程序進行采集模式、通道布置、靈敏度、傳感器類型等一系列設置，下載給數據采集器，完成現場采集系統的組態編譯。

當測試由于系統掉網、振動信號丟失或恢復引起故障時，信號采集方式的轉換能否重新工作，這個過程必須是全自動的，否則任何一個環節可能因無人在現場而引起整套系統的癱瘓。

測試Internet網絡鏈接層，拔掉網線數分鐘后，現場采集器自動聯網，并正常運行；關閉采集器電源數分鐘，保持服務器工作正常，然后恢復采集器供電，采集器自動上網并正常工作；斷開渦流傳感器信號，數分鐘后采集模式變化為自由采集，然后恢復振動信號，數分鐘后采集模式變為同步整周期采集。

4 診斷服務

4.1 電話診斷咨詢

在現場用戶裝置出現影響正常運行的故障或故障隱患時，應用戶要求，可提供相關電話診斷服務，如：故障診斷理論咨詢、故障處理辦法咨詢、現場操作注意事項咨詢、檢維修方案策略咨詢等。

4.2 24小時預警服務

當遠程診斷系統監測到用戶裝置運行異常或出現影響到安全運行故障時，遠程監控系統通過短信的方式把報警信息發送給用戶方指定負責人；開空項目負責人會根據短信報警的等級不同，及時與用戶相應聯系人進行電話溝通。

4.3 定期遠程診斷服務及書面診斷報告

裝置定期狀態評估報告，專家診斷小組人員針對遠程監控系統監測得到的數據，對所服務項目裝置提供運行狀態分析評估，并出具書面報告。

5 故障處理

該裝置空壓機自開車運行后，高、低壓側振動值一直平穩地運行在40um左右，經半年運行后，空壓機低壓側軸振動值逐漸上升至60um，公司診斷專家經過診斷軟件分析，對徑向、軸向所有的動態信號和靜態信號進行融合，結合實時的空壓機運行電流和排氣壓力，認為是電機和空壓機連接的聯軸器連接問題，利用全廠停車檢修時間，拆卸空壓機聯軸器重新做動平衡，安裝開車后振動值至今一直穩定在20um左右。

6 結語

遠程診斷監控系統的應用，使人們擺脫距離的約束，讓信息互聯代替人的移動。在遠程網絡范圍內，實現異地查看機組運行狀態，以數據在網絡上的傳遞替代人在地域上的奔波，大大提高故障問題處理速度。

通過對遠程側離心壓縮機關鍵數據的監控和分析診斷，提供多種專業診斷和分析報告，及時準確掌握設備的運行狀態及變化趨勢，對確保設備安全、正常和高效運行，避免壓縮機帶病運行，防止突發事故的發生，為設備的檢修提供了參考依據，延長了設備安全穩定運行周期，對提高設備綜合管理水平，提高企業經濟效益和社會效益有著積極的作用。

［1］王福利.壓縮機組（石油化工廠設備檢修手冊）［Z］，2007.