离心式压缩机组远程监控和诊断系统方案

陈国庆 年 涛 王嗣晨 赵明胜

（开封空分集团有限公司设计研究院，河南 开封475004）

唐山东华钢铁有限公司KDON（Ar）-15000/15000/500（Y）型空分装置为外压缩流程，由开封空分集团成套，于2014年3月一次性氧、氮、氩开车并考核达标。空分装置的主空压机选用开封空分集团的离心式空压机，机组气量为83 000Nm3/h，出口压力为0.52MPa（G）；氮压机选用交大赛尔的离心式氮压机，机组气量为180 00Nm3/h，出口压力为2.5MPa（G）；远程诊断系统选用郑州恩普特eM3000产品。

空压机和氮压机分别作为空分装置和炼钢工艺原料气的关键性咽喉机组，正常状况下需要保证工作的长期稳定性和有计划的停车检修，压缩机故障时从故障征兆出现到发生时间很短，进而故障处理需要准确无误性和时效性。远程诊断系统通过对机组轴振动和位移等关键参数进行远程监控和诊断，能尽量提前发现异常问题，从而及早发现和消除故障隐患，并缩短故障排除所需时间，保证装置的稳定生产，提高装置的整体效益［1］。

1 系统架构

完整的远程监测与故障诊断系统分为3个不同的层，即远程层监控诊断层、Internet层和现场数据采集系统层，其中远程层为诊断中心的主体，Internet层为数据通信支撑，现场数据采集系统层为诊断分析数据的来源。如图1所示：

远程诊断中心的Web服务器访问设在各用户现场的eM3000系统诊断服务器，并读取该服务器中的数据（现场企业级eM3000系统诊断数据服务器可与Web浏览站用同一台服务器）。远程用户同本地用户一样，看到的是现场ICS3000数据采集器按照设定规则采集并存储的数据，或者是当前的实时数据。

1.1 现场数据采集系统

机组的轴振、轴位移测量，通过机组就地电涡流传感器的前置器（派利斯PT2010系列）BUF缓冲接口同轴电缆连接输出原始信号［1］，包括：

1.1.1 交流直接输入。未滤波数据，用于时间波形、通频轨迹显示，获得正确幅值、相位；

1.1.2 交流矢量滤波输入。用于波德图、极坐标绘图，获得高分辨率图形和正确的相位信息；

1.1.3 交流抗混滤波输入。用于频谱类分析图形绘制显示、提纯轨迹类绘图，避免频率混叠；

图1

1.1.4 直流输入。用于轴中心线位置绘制显示。

以上信号进现场数据采集诊断服务器完成分析，服务器具备完善的数据预处理能力，采用的分析方法如：时波分析，频谱分析，轴心轨迹，空间全矢谱分析，小波分析，波德图和极坐标图分析，三维频谱分析等。

现场侧数据交换机需要提供一个固定IP，用以实现点对点的安全通讯。

1.2 Internet层

Internet层是系统数据传输的支撑层，可以支持不同地域的企业级eM3000在线监测与故障诊断系统的接入，获得远程故障诊断中心的诊断服务，同时也为处于不同地域的咨询专家或企业在外出差的领域专家访问远程诊断系统。

eM3000系统提供专门的WEB程序，以满足网上所允许的计算机上使用IE浏览而无需其他任何软硬件。

1.3 远程监控诊断系统

远程诊断中心是分布于各个企业的eM3000系统的故障诊断专家知识支持中心，由多台远程诊断工作站、信息系统工作站、中心数据库监控服务器和中心Web服务器等组成，构成一个集信息处理、智能推理和网络服务等功能的复杂系统。

远程诊断中心具有更丰富的专家诊断知识，包括国内外研究成果和现场诊断经验提炼出的具有权威性的专家诊断知识，当远程用户提交设备运行信息并提出诊断要求后，中心可给出更加准确的诊断结论。

远程诊断系统通过软件自动分析和诊断专家会诊分析，可实现对机组经常出现的转子或联轴器不对中、不平衡、轴瓦损坏、止推瓦损坏、油膜振荡、压缩机喘振等故障诊断分析。

2 软硬件组成

2.1 机组侧监控诊断主要软硬件（见表1）

表1

2.2 监测点数（见表2）

表2

3 系统调试

对于在线监测诊断系统来说，数据采集系统的可靠性和实用性非常重要，一般数据采集系统和分析诊断场所有一定距离，在现场调试过程中对数据采集系统的工作自连性、可靠性至少要进行两次以上测试。

首先现场通过组态程序进行采集模式、通道布置、灵敏度、传感器类型等一系列设置，下载给数据采集器，完成现场采集系统的组态编译。

当测试由于系统掉网、振动信号丢失或恢复引起故障时，信号采集方式的转换能否重新工作，这个过程必须是全自动的，否则任何一个环节可能因无人在现场而引起整套系统的瘫痪。

测试Internet网络链接层，拔掉网线数分钟后，现场采集器自动联网，并正常运行；关闭采集器电源数分钟，保持服务器工作正常，然后恢复采集器供电，采集器自动上网并正常工作；断开涡流传感器信号，数分钟后采集模式变化为自由采集，然后恢复振动信号，数分钟后采集模式变为同步整周期采集。

4 诊断服务

4.1 电话诊断咨询

在现场用户装置出现影响正常运行的故障或故障隐患时，应用户要求，可提供相关电话诊断服务，如：故障诊断理论咨询、故障处理办法咨询、现场操作注意事项咨询、检维修方案策略咨询等。

4.2 24小时预警服务

当远程诊断系统监测到用户装置运行异常或出现影响到安全运行故障时，远程监控系统通过短信的方式把报警信息发送给用户方指定负责人；开空项目负责人会根据短信报警的等级不同，及时与用户相应联系人进行电话沟通。

4.3 定期远程诊断服务及书面诊断报告

装置定期状态评估报告，专家诊断小组人员针对远程监控系统监测得到的数据，对所服务项目装置提供运行状态分析评估，并出具书面报告。

5 故障处理

该装置空压机自开车运行后，高、低压侧振动值一直平稳地运行在40um左右，经半年运行后，空压机低压侧轴振动值逐渐上升至60um，公司诊断专家经过诊断软件分析，对径向、轴向所有的动态信号和静态信号进行融合，结合实时的空压机运行电流和排气压力，认为是电机和空压机连接的联轴器连接问题，利用全厂停车检修时间，拆卸空压机联轴器重新做动平衡，安装开车后振动值至今一直稳定在20um左右。

6 结语

远程诊断监控系统的应用，使人们摆脱距离的约束，让信息互联代替人的移动。在远程网络范围内，实现异地查看机组运行状态，以数据在网络上的传递替代人在地域上的奔波，大大提高故障问题处理速度。

通过对远程侧离心压缩机关键数据的监控和分析诊断，提供多种专业诊断和分析报告，及时准确掌握设备的运行状态及变化趋势，对确保设备安全、正常和高效运行，避免压缩机带病运行，防止突发事故的发生，为设备的检修提供了参考依据，延长了设备安全稳定运行周期，对提高设备综合管理水平，提高企业经济效益和社会效益有着积极的作用。

［1］王福利.压缩机组（石油化工厂设备检修手册）［Z］，2007.