基于風險管控的動設備監測體系化管理與應用

何廣池，李 犇，興成宏

（中國石油遼陽石化公司，遼寧遼陽 111003）

0 引言

中國石油遼陽石化公司已初步建立了設備管理體系，設備檢修采取了故障檢修、計劃檢修與預知檢修相結合的管理模式，但尚未引入風險評估及與風險管理匹配的制度模式，管理模式相對落后，未能達到預期的目的和效果。2018 年，煉化分公司將全面推進設備風險管理作為工作要點之一，要求大力開展長周期運行攻關，提升設備保障能力，強調要貫徹執行雙重預防機制，構筑安全防控的“籬笆”。

為了發揮狀態監測的技術管理優勢，提高機泵的狀態監測和故障診斷能力，保證裝置生產的安全平穩運行，公司于2018年成立了動設備狀態監測專業管理部門，目前已為遼陽石化公司各裝置提供了準確的大機組及機泵實時監測診斷信息及可靠的技術支持。近年來，公司機泵整體運行較為平穩，未發生因機泵超標所引發的泄漏、著火、爆炸等事故。

1 主要措施及做法

（1）在日常設備管理工作中不斷健全狀態監測管理體系，實施了機泵分級管理，采用“醫生+護士+專家”的管理模式，高效開展機泵狀態監測工作。采用前沿的監測診斷技術，應用開發SG 2000 機泵群無線云監測系統、DMS 9000 分布式監測系統以及BH 5000 監測診斷平臺，隨時隨地掌握設備運行的第一手信息，機泵運行信息得到有效管控，將機泵風險消滅在萌芽狀態。不斷轉變狀態監測工作管理思路，將設備運行、狀態監測、維護檢修進行一體化管理，狀態監測工作最終形成閉環管理。

（2）設備檢修以狀態檢修為主、故障檢修和計劃檢修為輔的管理模式，全面推進設備風險管理。一是根據公司各屬地范圍內機泵的設備服役時間、工藝重要程度、介質物性和溫度、有無備機等情況，將機泵劃分為公司、生產廠和車間三級管理；二是根據GBT 29531—2013《泵的振動測量與評價方法》適當調整設備振動監測報警值；三是對老舊設備現場測量分析其使用情況，建立老舊設備狀態監測臺賬，對無備機的設備提升巡檢頻次，同時協助制定設備維修方案和監護運行方案；四是全年開展三輪全覆蓋監測，把握關鍵裝置關鍵機泵的振動情況，切實提高風險管控能力，保障裝置穩定運行。

（3）實現企業“一張圖”可視化管理，通過企業廠區可視化和關鍵設備精細化建模，實現全廠的可視化展示，將設備狀態信息和報警信息以空間位置為橋梁進行綜合集成和融合，通過全廠—裝置—設備的三級展示，實現從全廠視角快速總體把控各裝置/設備的運行情況。以圖形界面展示設備的運行狀態（監測總數、報警、預警、停機、運行、斷網），以柱狀圖展示振動評級統計信息以及文檔類統計信息。待辦事項信息能夠實現跳轉，快速進入報警處理中心流程。以可視化地圖方式進行綜合展示和分析，為企業安全生產提供可視化查詢、統計、分析和決策工具。可定位到單個裝置車間進行設備級別的查看和分析，進而實現全廠狀態監測信息與企業管理的動態關聯和智慧化管理，直接服務于企業安全生產指揮與決策。

（4）公司在實施轉動設備狀態監測技術管理方面，不只是局限在關鍵或重要設備上，而是將管理理念和工作思路貫穿于設備管理全生命周期中。積極主導“管設備管設備運行，管操作管設備維護”的全員全過程理念，摒棄傳統的“管設備就是管檢修”的做法，將設備運行、狀態監測、維護檢修一體化管理。日常工作中突出設備運行狀態變化及狀態監測的早期預警管理，將數據及其交互納入到自動化和信息化系統中來，不斷將數據進行整合，使其從最底層的設備控制層向最上層的決策管理層的方向延伸。研究各種典型故障的機理，基于故障機理研究特定故障的特征提取算法，建立診斷規則，同時通過故障仿真信號和故障模擬試驗，提取典型故障的高維特征集，開發機器學習算法模型，以機理規則和模型數據雙驅動的方式實現關鍵機組/機泵的智能診斷。

（5）在開展狀態監測工作中，并沒有摒棄以前的事后維修、計劃檢修模式，而是形成了以預知維修為主、其他維修方式為輔的維修模式。對現場實際案例進行分析、總結，不斷學習，特別是積累設備管理中的實際經驗，同時與監測診斷有機地結合起來。通過建立完善的設備監測管理體系，根據設備介質進出口壓力、進出口流量、進出口溫度、電機電壓與電流等工藝參數，通過內部算法獲得泵的揚程、功率、效率，和汽輪機、壓縮機、煙機等性能參數，根據工藝參數與性能參數實現對設備的性能監測與評估。設備運行數據可以做到長期統一的保存和管理，這些都有利于積累歷史經驗，利用數字的價值提高企業競爭優勢。動態監測管理體系的有效運行，對公司維護設備的完好性、實現設備的預知檢修起到了關鍵作用。

2 動設備監測診斷應用案例

尼龍部C 2102 機組從2021 年11 月初開始，P2702X、P2702Y 測點（尾氣透平負荷端）振值出現頻繁波動，機組振動不穩定已嚴重影響的裝置的平穩生產。通過監測系統監測到波動最大振值分別為58 μm、70 μm（機組正常運行時振值分別為23 μm、26 μm），振值超過報警值，其他測點振值幾乎無變化。C 2102 機組概貌及測點位置見圖1。

圖1 尼龍部C 2102 機組概貌及測點位置

通過狀態監測平臺圖譜分析，該測點頻率成分以工頻占主導，伴有一定的分頻及高頻成分，時域波形存在削波現象，軸心軌跡為尖峰橢圓。振值波動時，進動方向發生改變，為反進動（圖2～圖4）。

圖2 P2702 測點頻譜

圖3 軸心軌跡

圖4 P2702 測點波形

結合機組歷史運行狀態及故障現象，綜合分析認為故障原因是異物沖擊透平轉子，引起高壓缸振動。建議及時檢查尾透入口過濾網，目前機組運行相對平穩，偶有小幅度波動。12 月中旬，檢查尾透入口過濾網，發現濾網上有異物附著堵塞（圖5），與診斷結論一致。更換濾網后，機組運行正常，裝置避免了一次非計劃停車。

圖5 尾透入口濾網異物附著堵塞

3 結束語

通過對動設備監測體系的管理與應用，使企業改變了傳統的設備管理模式，向著全員生產維修體制邁進。近年來公司因機械故障造成的關鍵機組災害性事故顯著降低，智能故障預警、智能故障診斷分析技術不僅能使因機械故障造成的關鍵機組非計劃停機事件顯著減少，同時也能實現故障的精確診斷、快速診斷。設備異常管理可視化、科學維修決策，減少了關鍵動設備災害性事故的發生，提高設備運行的安全性，提升公司全域動設備監測診斷智能化水平，推進動設備預測性維護管理。