熱采鍋爐及水處理系統的故障分析與處理

張立峰

(勝利油田分公司注汽技術服務中心現河注汽大隊，山東 東營 257000)

注汽鍋爐作為稠油開發主要設備，鍋爐及水處理系統包含燃燒、汽水、抽風等諸多子系統，每個子系統內包含眾多次級系統和部件，各部件間相互關聯，一旦故障會造成鍋爐停爐影響油田生產持續性。因此，有必要對油田注汽鍋爐及水處理系統故障分析和處理進行探究。

一、熱采鍋爐故障分析

（一）鍋爐故障分析基本理論

隨著信息技術和工業自動化，人工智能故障診斷技術不斷發展，能發現故障部位、判斷故障性質并提出建議，提升鍋爐運行可靠性。根據故障分析預測時間，可分為長期、中期和短期預測，其中長期預測是為鍋爐運行壽命和長遠維修計劃進行的，時間在1月以上，預測精度要求低；中期預測對鍋爐未來一定時期內運行狀態預測，為機組制定中期維護維修決策服務，時間1周左右，預測精度要求較低；短期預測是對鍋爐系統近期工況進行預測，時間1天左右。

（二）鍋爐運行故障分析方法

1.線性回歸分析。通過做好鍋爐日常設備運行工況記錄，尋找不完全確定變量間數據對比，繪制數據曲線，通過近期和歷史數據曲線圖對比，分析可能存在異常的部件。

2.時間序列分析。按時間順序進行數據排列，利用參數模型進行有序分析，主要參數模型有曲線擬合、指數平滑、季節模型和線性隨機，比較適宜單因素預測，而鍋爐故障既有確定性趨勢、又存在隨機性和多因素特點，計算比較復雜，還要對分離殘差零均值、平穩性進行假定，分析和預測精度不理想。

3.是灰色模型分析。按照灰色理論建立模型，以灰色微分方程為基礎對數據序列進行擬合，求出微分方程系數獲得灰色模型。可以以灰色系統動態方程GM、DM為依據建立模型，也可以以殘差數據列殘差辨識建立預測模型。該方式與冪級數疊加原理相同，含一般線性回歸和冪級數回歸內容，故障分析比一般線性回歸或指數曲線擬合更好，分析中不需過多原始數據，特別是短數據GM（1，1）預測精度較高，分析速度快。

4.專家系統與人工神經網絡結合分析。傳統專家系統分析對鍋爐系統特定領域或零部件問題建立專家數據庫，但故障分析取決于建立專家系統水平。人工神經網絡分析無法有效利用人工經驗，以明確故障診斷實例進行分析，需要較多故障樣本，缺乏對故障分析情況解釋，在歷史數據分析中應用較好，但在故障分析和實時診斷中還有待加強。將專家分析與人工神經網絡結合，充分后者的大規模數據對比、數據分析處理、自動化分析等優勢，解決專家系統中推理性能不強、容錯能力較低、處理大型故障和復雜數據困難等難題，實現故障分析并行聯想和自適應推理。

二、熱采鍋爐常見故障預防及處理

（一）完善管理機構，細化管理工作

落實鍋爐運維使用責任，從專業化角度建立專門鍋爐檢測和維護保養機構，確保每臺鍋爐都有專人負責，鍋爐使用單位要設置專人從事操作和管理工作，采油廠逐級配備專業技術人員。抓好基礎資料和運行情況記錄，落實好鍋爐系統維護保養、檢測記錄、工況運行等記錄，改進鍋爐運行安全作業指導書，完善應急預案、操作規程、制度標準等，夯實安全作業基礎，從源頭排除故障隱患。

（二）強化現場管理，管好設備操作

以設備為重點做到例行保養與間斷性維修保養相結合，做到鍋爐系統整體和分部的安全檢測，嚴格按鍋爐壓力容器等有關操作規范進行設備管理。定期組織專業技術人員對基層鍋爐系統運行狀況進行調查，發現問題建立臺賬，明確整改措施和責任人，整改一項、消除一項，不留故障隱患。加強設備現場管理，突出監督設備運行參數、使用工況條件是否符合要求。如對水汽系統加強調節管理，做好水質監測管控，實現水質合格、無超壓和低水位運行等狀況；對燃燒系統要確保燃燒穩定、充分，既不浪費爐內燃料，又杜絕爐膛內存在可燃性氣體引發爆炸等事故；對風煙系統重點做好鍋爐鼓風、引風比例調控，實現鍋爐爐膛內負壓燃燒，避免溫度較高的火焰或煙氣外泄造成人員灼傷或引發事故。

（三）加強技能提升，做好主要故障應對

要加強安全作業和作業技能培訓，引導基層作業人員按章作業，杜絕“三違行為”，嚴格按規范作業。針對鍋爐系統主要零部件、主要系統常見故障類型，向基層作業人員印發常見部件、常見設備主要故障及處置措施，指導基層作業人員規范作業、及時處置，有針對性做好故障預防、處理工作。比如針對鍋爐安全閥這一重要安全防護設施，一旦發生故障將埋下事故隱患，可針對常見故障分類梳理對應處置措施，閥體滲漏故障主要表現是閥體間結合面出現滲漏，可能是螺栓緊力不夠、閥體結合面平整度太差或中間有雜質等原因，可加入青稞紙后以“對角把緊”方式進行螺栓緊固，直到緊不動，對閥門解體進行重新研磨，直到結合面符合規范要求；閥門泄露主要表現為閥瓣與閥座封面部位泄漏，會引起蒸汽損失，密封面是金屬材質的，表面雖要求平整光滑，但實際工藝可能存在差異，滲漏不可避免，對注汽鍋爐而言，要在規范要求壓力值下，如鍋爐出口段觀察不到蒸汽、聽不見蒸汽泄漏聲才能確保達到規范要求，對滲漏如果是結合面有雜質要清除雜質，如果密封面損傷要更換零部件、嚴格零部件規格控制，如果是裝配不當或零部件尺寸不合適造成的，要嚴格根據裝備設計圖紙減小密封面配合工差，實現零部件有效配合，解除故障。

綜上所述，熱采鍋爐作為稠油開發重要設備，在運行中要做好故障分析預測，采取完善管理機構、做好現場管理、加強技能提升等措施，確保做好熱采鍋爐故障預防處理工作，為稠油開發提供良好裝備基礎。