狀態監測與故障診斷技術 在多噴嘴水煤漿氣化設備管理上的應用

謝澤宇，王欣(江蘇索普化工股份有限公司，江蘇 鎮江 212006)

0 引言

多噴嘴水煤漿氣化技術因碳轉化率高、科學環保、操作簡便，在眾多煤化工企業中得到了廣泛應用。多噴嘴水煤漿氣化裝置受氣化爐運行周期所限，一般都設有備用爐且檢修頻率較高，因此其相關設備運行穩定性直接影響著企業的正常生產和經濟效益。然而，由于氣化裝置主要動/靜設備運行常處于高溫高壓、介質腐蝕沖刷的惡劣環境，很容易出現各種故障問題。

為了能夠使氣化主要設備維持穩定的運行狀態，更加高效、安全完成生產任務，日常的設備管理工作十分重要。在設備維保過程中，狀態監測和故障診斷技術是十分高效的管理模式，對此本文將針對水煤漿氣化裝置動/靜設備維保相關內容進行分析，并提出狀態監測、故障診斷技術以及具體應用措施。

1 相關概念與技術介紹

隨著我國煤化工產業的快速進步與發展，多噴嘴水煤漿氣化裝置設備的整體性能得到了明顯提升，但也對其維護保養等管理工作提出了更加嚴格的要求。因此，在實際維保工作中，多噴嘴水煤漿氣化單位要充分了解氣化設備的特點，從配置和維護措施等角度入手，提升設備的整體維護保養層次，構建一個高效的設備維保管理模式。狀態監測和故障診斷技術是一種新型、高效的設備管理方式，也是目前最適合多噴嘴水煤漿氣化設備管理的一種運行模式。

1.1 氣化設備管理概述

多噴嘴水煤漿氣化裝置生產工作具有十分突出的連續性特征，而且氣化相關設備管理所涉及的問題十分廣泛。為保證連續生產，設備維修時間通常都只有短短的幾十天[1]，這也在一定程度上提高了氣化設備管理的難度。對此，必須要保證氣化設備能夠在長時間運行過程中得到及時有效的維護保養，降低設備出現故障問題的概率。在此基礎上，還需要對設備展開周期性養護，供應齊全的設備配件，同時利用先進的監測手段提高設備維護保養的有效性，確保氣化主要設備可以維持在一個穩定安全的運行狀態。

氣化設備的日常管理工作首先要制定出科學合理的設備維護方案，確保設備當中的一些共性問題得到一致性處理。同時，在維護過程中，還需要從技術和使用規范兩個角度入手，既要在遵循維修原則的基礎上保證相關設備整體質量，還要對技術方面進行分析，提高化工設備運行的穩定性和可靠性。在實際維保工作中，還要做到投入最少的人力和物力資源，有效縮短維護周期，這樣才可以有效提高化工產業的生產效率與經濟效應。在氣化設備維護時間方面，以往的化工設備維護工作基本上都停留在設備維修技術層面。對此，在氣化設備管理工作中，必須要將經濟性和維護效率作為工作核心要點，在設備維護周期內，盡可能地減少機械設備的維護費用，使其經濟投入能夠滿足化工企業生產條件和生產環境，利用先進的化工設備維護模式，提高維護工作的整體質量。

多噴嘴水煤漿氣化裝置設備的維保過程，其主要工作并不是簡單地拆卸與更換零部件，而是要采取一系列技術與維修方法，確保裝置內設備可以恢復到正常工作狀態，提高氣化設備的穩定性和長周期運行能力。

1.2 狀態監測和故障診斷技術綜述

所謂狀態監測，就是通過特定的方法和技術，實時監測設備運行狀態的過程，也包括對設備維修維保期間的部分重要參數進行記錄。而故障診斷的內容主要是，對狀態監測中所獲得的信息進行及時接收，然后系統將監測所得信息與設定值或允許值對比，當監測信息有異常時，則通過系統智能分析，及時發現故障的類型屬性和主要原因，對故障問題及時掌控，并對下一步所要采取的應對措施提供依據和指導，以便采取最合理的措施使設備恢復正常運行狀態，用科學、高效的方法來提高設備的運行效率和安全性。狀態監測和故障診斷技術運行模式如圖1所示。

圖1 設備狀態監測與故障診斷運行模式

2 在多噴嘴水煤漿氣化設備管理上的具體應用

氣化裝置內有數量眾多的動設備和靜設備，包括各種離心泵、往復泵、攪拌器、壓力容器、壓力管道等等，其設備本體或主要部件在長期高溫高壓、介質腐蝕沖刷條件下運行易發生損耗，或者本身即存在缺陷，會使設備產生振動異響、滲漏、超溫等故障，輕者影響設備運行效率，重者可能導致設備跳停，甚至導致全系統停車，狀態監測與診斷技術在動、靜設備管理上的應用具有重要價值和指導作用。

2.1 動設備狀態監測與診斷技術

動設備狀態監測技術是指利用監測儀器對設備整體或局部位置進行監測，獲得設備運行狀態的某些參數，然后將參數信息記錄、存儲，再由系統自動分析，最后做出反饋，為后續的設備故障診斷提供所需要的基礎信息。

目前，氣化裝置最主要的動設備狀態監測技術為振動監測，因為動設備的運行狀態最能通過振動參數反映出來[2]。其中，又以離心泵和磨煤機上的應用最多，通過振動傳感器，獲取設備本體或其他部件的某些重要狀態參數，如：振幅、位移、加速度等，然后通過數據處理提取相關特征信息，分析出有用的數據，進而判斷振動來源及故障類型，對中不良、軸承損壞、齒輪磨損、葉輪汽蝕、電機異常等故障均可判別，進而為后續處理提供依據。

2.2 靜設備狀態監測與診斷技術

氣化爐是氣化裝置的核心設備，運行時內部溫度高達1 200 ℃左右，由于內部耐火磚壽命或者質量問題，以及操作參數不當、煤種變化等原因，氣化爐表面會出現超溫現象，嚴重影響氣化爐的安全運行。另外，氣化裝置的壓力管道也多在高溫高壓條件下運行，由于介質腐蝕、外力碰撞、焊縫沙眼或者是在多種因素共同影響下易產生滲漏故障，高效準確的靜設備狀態監測與診斷技術不僅關系企業經濟效益，也直接影響安全環保效益。

目前，氣化靜設備最重要的監測技術就是溫度監測技術，更加精密的監測技術主要為無損探傷技術。

2.2.1 溫度監測與診斷技術

溫度是氣化裝置內靜設備最重要的特征參數之一。水煤漿的氣化過程本身就是一個強放熱的化學反應，氣化裝置內的主要靜設備運行時內部均處于高溫狀態，因此可以通過實時監測溫度的變化來分析設備運行狀況的變化，進而診斷出靜設備本體是否發生故障以及故障類型，并可以進一步分析出故障原因，如參數設定是否合適，填料、構件等是否損壞失效等。隨著科學技術的進步，溫度監測技術發展迅速，種類豐富，可滿足不同設備、不同運行條件的需求，氣化裝置靜設備主要采用熱電偶技術和輻射測溫技術。

2.2.2 無損探傷技術

無損探傷技術是一種常見的化工設備監測技術，廣泛應用于壓力容器、壓力管道等特種設備的監造、檢測上。無損探傷檢測的技術種類十分多元化，比較常見的檢測技術包括射線檢測、超聲檢測和磁粉探傷檢測。其中，射線檢測可以檢測到設備和管道上的裂紋狀況、焊縫缺陷狀況、母材氣孔狀況等。超聲檢測利用超聲波與設備內件的相互作用，獲取聲波在設備中透射狀況、反射狀況、散射波狀況的數據，然后自動分析，以滿足設備和管道檢測的要求。磁粉探傷技術通過分析鋼鐵表面的磁導率，來判斷設備表面是否存在缺陷。通過無損探傷技術可以精確檢查設備內部是否出現了故障問題，充分保證了設備在后期使用過程中的工作性能。

3 技術應用的相關措施

3.1 日常巡檢

通常情況下，崗位操作人員的日常檢查工作包括了所有化工設備類型。在檢查過程中，要能夠在第一時間發現化工設備上的故障問題以及出現安全問題的征兆，并針對這些問題給出相應的維護方案與解決措施。同時，在檢查頻率方面也要與化工設備運行環境和運行價值等方面聯系在一起，針對化工生產過程中一些較為重要的設備，檢查頻率可以進行適當提升；而針對一些不經常使用的設備，檢查頻率可適當放寬。操作人員要嚴格遵循維護管理規定來操作，將工作期間所產生的各項數據記錄下來，確保設備檢查工作能夠順利進行，提高維護工作的實施效率。除此之外，在實際檢查工作中，技術人員還要提前對檢查內容進行編制，設置科學合理的檢查周期，并需結合具體生產情況，選擇一系列較為關鍵的技術參數，針對一些至關重要的機械設備給予文字形式的說明，使其后續的維護管理工作能夠有序進行。

3.2 定期檢驗

在生產過程中，崗位員工都要充分認識到設備運行的重要價值，制定出完善的設備維護檢修計劃，全面了解設備的檢查周期。同時，氣化設備檢查工作還要與年檢工作有效結合在一起，在具體檢修工作當中，可以在提高化工設備拆卸效率的基礎上，使檢查工作能夠具有深入性和科學性特點，將設備內部或零部件磨損與腐蝕情況記錄下來，以此來加強設備維護工作的針對性。另外，還要記錄關鍵的參數和數據，為設備可能出現的故障處理提供可靠的數據基礎。

3.3 精密檢查

除了崗位人員日常和定期檢查，氣化主要設備還需要實施針對性的檢查與維護工作，利用更加精密且先進的測量工具、檢測儀器，如對管道和容器進行無損探傷、超聲波測厚等，對主要設備運行期間可能出現的故障類型與故障征兆進行確認，了解化工設備出現故障問題的根本原因，從而凸顯出檢查檢驗工作的整體層次。如果設備沒有出現任何故障問題，那么就可以繼續保持生產工作；一旦發現了故障問題出現的跡象，檢查設備故障問題是否嚴重，通過分析診斷技術采取最為合理的應對措施。

3.4 落實故障診斷技術

不僅在氣化設備運行期間，需要制度化地將振動監測技術、無損探傷技術、超聲檢測技術等應用其中，而且在檢修過程中也必須保證其技術應用。首先一定要提前判斷設備可能出現的各種故障問題，將問題控制在準備工作之前，以此來保證化工設備能夠維持在一個穩定的運行狀態，這也是確保化工生產能夠安全穩定運行的基礎，為后期企業經濟效益提升也奠定了良好基礎。在氣化設備實際運行過程中，一旦出現故障問題，維護人員就可以利用故障診斷技術來進行深入分析，通過檢查設備內部的特征信號，對其中存在的問題和故障危害程度進行科學診斷，在全面了解故障發生原因和位置之后，加強檢修工作質量與合理性。如果故障診斷技術沒有落實到位，對化工設備的整體使用性能就會造成嚴重影響。這也說明，提升故障診斷技術的應用效果，是保證企業整體生產穩定性和安全性的基礎條件。

4 結語

狀態監測與故障診斷在多噴嘴水煤漿氣化裝置設備上的應用實施，可以保證多噴嘴水煤漿氣化設備的高效運行，為企業創造更好的經濟效益。這不僅提高了設備管理的整體效率，還有效保障了企業的安全、環保生產。隨著科技的迭代更新和環保要求的日益提高，多噴嘴水煤漿氣化裝置需要更加高效、合理的設備管理方式。狀態監測和故障診斷技術同時也在不斷迭代更新，具有相當大的發展潛力，多噴嘴水煤漿氣化企業需要重視狀態監測和故障診斷技術的發展與應用，這樣才能夠確保企業生產能夠滿足社會發展的要求。