燃驅離心壓縮機組遠程監測診斷系統建設研究

劉白楊王寧（.中國石油管道公司壓縮機組維檢修中心， 河北 廊坊 065000；.中國石油天然氣股份有限公司管道技術服務中心， 河北 廊坊 065000）

燃驅離心壓縮機組遠程監測診斷系統建設研究

劉白楊1王寧2（1.中國石油管道公司壓縮機組維檢修中心， 河北 廊坊 065000；2.中國石油天然氣股份有限公司管道技術服務中心， 河北 廊坊 065000）

監測壓縮機組運行狀態，及時發現潛在故障，可減少長輸管道的運維成本。本文基于振動與氣路性能參數的監測診斷系統功能，給出燃驅離心壓縮機組遠程監測診斷系統的研發建議，設計硬件架構，為管道運行管理提供保障。

壓縮機組；遠程；監測診斷

壓縮機組是長輸天然氣管道中增壓站的關鍵設備，截至目前，中石油在用燃驅離心式壓縮機組共計133套，作為管道精密設備的代表，有必要提高其穩定運行時間。對壓縮機組進行遠程監測和診斷預警，可及時發現潛在故障，保證機組平穩運行。本文從系統性能出發，結合研發技術與工程實際，提出遠程監測診斷系統建設方案，給出研發方向及基本架構。

1　燃驅離心式壓縮機組監測診斷系統開發路線

壓縮機組遠程監測診斷系統平臺的建設，為機組運維管理提供了技術支撐。燃驅離心式壓縮機組可從振動與氣路性能兩方面綜合監測，追蹤運行劣化征兆，預測劣化趨勢，采取針對性措施，預防機組故障。

系統開發過程中考慮實際工況，積累和完善專用圖譜，與機組故障建立對應關系。基于機組故障機理研發的綜合監測診斷程序稱為工具包，工具包提供運行、機械和儀表控制分析，應不斷更新和完善。

振動監測診斷技術較成熟，可直接使用已開發軟件；燃機氣路性能監測模塊應與高校或企業合作研發，并在實踐中逐步修正。開發過程首先建立并優化氣路模型，計算效率等重要參數；其次輔以振動參數，利用高頻沖擊診斷、包絡解調等方法分析數據，將故障準確定位。通過持續的技術研發與工程建設，把振動及氣路性能診斷模塊集成到遠程監測診斷平臺上。

2　系統功能及實現

（1）振動參數的監測診斷 燃驅離心式壓縮機組的振動與運行狀態聯系密切。PT、壓縮機運行軌跡較單一，振動信號易提取，可監測振動并輔以工藝量來實現預警。測點布局見圖1。

圖1　振動測點布局

①測量參數。a.軸位移與軸振動：監測不對中、不平衡、磨擦等故障（電渦流傳感器）。b.GG振動：提供頻率、幅值等參數（加速度傳感器）。c.鍵相：提供觸發信號，同步整周期采集（電渦流傳感器）。d.工藝量（壓力、溫度等）：提供運行狀態信息（DCS通訊）。

②功能.a.數采與數據庫：傳感器信號經A/D板讀寫至內存，發送數據服務器，存儲在數據庫中等待調用。b.監測：趨勢、頻譜、軸心軌跡、啟停車等分析功能。c.專家系統：自動、半自動診斷和人機對話專家系統三部分。d.報警管理：實現公司級與廠級多級報警，快變和緩變報警功能。e.診斷報告：生成診斷報告和報表，自由添加和編輯圖譜，為出具故障診斷報告提供便利。

（2）氣路性能參數的監測診斷 近年來，管道燃驅機組陸續發生葉片損壞、燒蝕等故障，其維修費用高昂、周期漫長，提高了運維成本。氣路性能監測將運行參數換成標準狀態下的數值，與OEM參數標準進行比較，通過偏差或趨勢異常判斷其健康狀況。①測量參數。a.燃料氣：燃氣壓力，密度，溫度，流量，熱值。b.燃氣輪機：GG進口壓力、溫度，PT出口溫度，IGV位置指令與反饋，渦輪轉速。②功能.a.數采與數據庫：建立歷史數據服務器，實時記錄機組運行參數信息。b.狀態監視：調取數據，生成運行參數趨勢，并繪制歷史工況下的壓縮機工作點。c.報警管理：監測報警值可以是可測參數、計算出的性能參數或運算中間值。d.燃機性能分析：利用經驗氣體射流角和全壓損失關系，建立空氣動力模型，結合壓縮機工況圖，反推PT運行情況。利用熱平衡方程計算機組流量效率衰減。比較實時參數與無故障參數，差值足夠時建議維修。e.壽命預測：計算不同工況下各級透平的燃氣溫度，結合氧化損壞和合金老化模型來確定壽命衰減速度。

3　監測診斷系統架構

（1）層次結構 系統架構為現場層和平臺層兩層結構。其原則是不改變現有配置，不加裝新傳感器，平臺利用現有一次數據分析、計算，給出機組監測預警報告。定制平臺軟件，制定數據接口標準。

（2）硬件架構 分服務器將監測數據經由數據中心遠程接入監測診斷系統平臺，配置數據傳輸專屬通信線路，壓氣站至地區公司調測成4M光通信電路，地區公司至中心為10M光傳輸通道。數據在中心光通信設備匯聚后，從2個以太網接口引出，分別連至主備路由器。

4　結語

本文給出了燃驅離心式壓縮機組遠程監測診斷中心的建設方案，闡述了基于振動和氣路熱力參數的監測診斷系統功能，做出技術研發建議，設計硬件架構。遠程監測診斷系統的建設，為管道運行管理提供了有力保障。

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［2］柳子政.燃氣輪機狀態監測新方法的綜合分析［J］.燃氣輪機技術，2007，20（4）：25-27.

［3］翁史烈.基于熱力參數的燃氣輪機智能故障診斷［J］.上海交通大學學報，2002，36（2）： 165-168.

劉白楊，助理工程師，現從事長輸管道壓縮機組遠程監控工作。