往复机专项监测技术在海上油气田生产过程中的应用.pdf

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1、往复机专项监测技术在海上油气田生产过程中的应用中海油能源发展装备技术有限公司机械设备技术服务中心(天津300451)韩旭【摘要】随着中国工业化进程的加快，石油石化行业对整个国民经济的支撑作用日益凸显，对石油化工设备运行的可靠性也提出了越来越高的要求，而对于往复式压缩机这类设备，常规的振动频谱分析方法无法对其进行准确的状态监测与故障诊断，还是主要依赖于日常巡检、中修、大修这种传统维保模式，在这种情况下利用热力学参数、超声波参数、振动参数等结合曲轴转角定相分析的专项监测技术来进行故障诊断与预防性维修就变得更为精准。阐述了往复式压缩机的专项监测技术、应用成果。【关键词】往复式压缩机状

2、态监测示功图振动一．前言目前，往复式压缩机在石化行业是使用最广的一类设备之一，由于使用条件不同，种类繁多，结构形式各异，尺寸大小、驱动方式和压力大小差别较大，在各种使用场合下会表现出很多不同的故障问题。另外，往复式压缩机运动零件多、激励源多，发生的故障也是多种多样，但从反映故障状态的监测参数上可分为两大类：一类表现在热力参数变化上，如进排气、油水路、温度变化等；另一类表现在动力性能参数变化上，如零部件缺陷、磨损、异响等。所以，对往复式压缩机引入一种新的监测理念，利用热力学参数和振动参数综合分析判断压缩机的运行状态来进行提高性能的维护。58然嬲：噼蝴=、往复式压缩机故障诊断技术对

3、于任何机械设备的监测，信号或动态数据的处理与分析，是故障诊断的前提和基础。运用振动分析法诊断机器动力性能故障时，由于往复设备振动十分复杂，随机信号、周期信号和冲击信号等混杂在一起，从振动的原始数据中直接给出的信息十分有限。使用振动的处理方法是：时域征兆的提取、频域征兆的获取。而现在，就不一样了，往复设备的信号主要是：摩擦、冲击、噪声。用常规傅里叶变换或小波分析处理这三种信号，则时域的瞬变信号在频域表现为连续的频谱。各缸的信号之i司；l'll互串扰，分析者面对这些纷繁杂乱的谱图，往往陷入迷茫的境地。超声波对漏气信号敏感，高频振动对撞击和摩擦信号敏感。两者频率高、波长短、穿透性强，

4、不同界面之间反射衰减大，因而具有本缸采集的信号强、邻缸串扰信号弱的特点。逐缸整周期采集超声波、高频振动信号，包络处理后在一个做功周期内以时域波形的形式显示出来，即可与各个事件准确对应。再整周期采集缸内的压力曲线，结合性能分析，即可对机组整体运行状态进行诊断。(1)键相信号键相信号是监测往复式压缩机的必备参数，没有键相信号，一切测量参数均没有意义，因此必须标定一个固定的位置，例如：将一级气缸的上死点确定为飞轮的0。，通过键相信号来确定曲轴转耱腑祝h厨删遁．川工m纪＆强加万Ⅲ熙角，从而才能与故障信号同步，如图1所示。键相传感器斟麓萝11％＼．＼。7．■一(3)振动与超声波参数在每个

5、气缸端盖和十字头导板外侧采集的低通振动数据(见图3)均能够结合键相信号定相干曲柄转角。这些振动信号变化谱线与压力一时间图(见图4)同步，并且能够在同一张图谱上进行比较分析。通过这种比较分析能够发现的气阀使用问题，并且能够在活塞杆受力图上进行综合比较分析来发现各个运动部件问题。专门设计的超声波泄漏探测器能够对气阀、活塞环的泄漏情况进行监测。在每个阀盖上用超声波传声器采集的超声波信号均能够结合键相信号定相于曲柄转角。这些信号经过计算机分析软件后，可以结合压力一时间图对气阀进行综合分析。n喁秽、。／、图3振动参数与超声波信号的采集]i———i矿⋯1翦———丽rljr——乏矿——矿——

6、丽曲柄转角／(’)图4振动信号变化谱线与压力一时间图同步沣：psi为lbf／in二的非标准符号，Ipsi=6．89476kPa，Fin]。通用朝靖2015年第9期、、、、、、【-l、1、．【()11]M⋯G砒耱州规⋯属m通&E洲纪肌游彬万叭强钢动锐铡动鼢钠动～锐钢动4排振一。排振一“吸振一“吸振(4)红外热成像测量在阀盖或其他表面使用红外线热成像仪测得的温度数据将会保存在分析仪中，并用于进行压缩机性能的计算。气阀阀盖上的温度同时有助于结合超声波和振动分析来判断气阀的早期泄漏，而且红外热成像仪相对于传统的测温设备更直观、更准确。通过上述各项参数的采集，利用计算机数据技术与信号处理

7、技术相结合，分析找到故障原因，从而采取相应的维修措施，是维修、大修等具有很强的针对性，近年来，此项技术在海洋石油上下游得到了广泛的应用。三、往复式压缩机故障诊断案例分析1．案例背景某海上石油平台一台天然气压缩机，该压缩机为Dresser-Rand制造，型号为HosB型，单缸双作用往复荔400}-乱R350

8、_-、、出，叶／1压缩机，功率为1025hp(1hp=745．700W)，转k塞985r／min，气缸有8个气阀，额定排气压力为450psi，最大工作压力为475psi。该设备在运行至58