設備檢測與故障診斷技術在淺海油田生產中的應用

   摘要：設備檢測與故障診斷技術是一項新興技術，目前它廣泛地應用于設備檢修的各個領域。在實際生產中，通過對檢測與故障診斷技術的運用，采取預知維修避免了許多更大事故的發生，節約了經費支出，取得了巨大的經濟效益。本文從設備檢測與故障診斷技術的分類入手，結合本公司海上平臺實際生產特點加以說明，通過具體的設備故障診斷分析事例，充分體現了此技術在我公司應用所取得的顯著效果和由此產生的經濟效益，并對此技術的發展提出了建議。
        關鍵詞：設備檢測  故障診斷  振動  檢測  故障
   
        設備檢測與故障診斷技術是七十年代后期國內發展起來的一項新興技術。它經過八十年代的不斷發展而逐漸趨于成熟，廣泛地應用于設備檢修的各個領域。所謂設備檢測與故障診斷技術，是指在設備運行中或基本不對設備進行拆卸的情況下，通過一定的檢測手段對設備的運行參數進行采集，并根據采集得到的信號判斷設備的運行狀況以及產生故障的部位和原因，預測、預報設備狀態的技術。這一技術的應用，使設備檢修工作由過去手摸、耳聽、眼看、鼻聞的經驗判斷進入到數據量化分析的新階段。
        設備檢測與故障診斷技術包括診斷文檔的建立和診斷實施兩大部分。文檔的建立是一項基礎工作，它要搜集被診斷設備的各種故障模式及故障信號特征，從而建立檔案庫。診斷實施部分通過信號檢測選擇適當的狀態信號，由初始模式獲得待檢模式，對待檢模式進行狀態識別后與樣板模式進行狀態量的比較，從而得出設備的運轉狀態。設備進行狀態檢測與故障診斷主要進行以下四個步驟：
        1.信號檢測：按要求的診斷對象及其故障類型，選擇對設備故障類型敏感的工作狀態信號。
        2.特征提取：即對信號進行處理，其目的是為了去除冗雜的信息，提取故障特征量，即放大故障信號量。
        3.狀態識別：將經特征提取的待檢信號與檔案庫內的各種樣板信號進行比較，進行狀態分類。
        4.診斷決策：對診斷結果進行分析決策。
        一、設備檢測與故障分析技術在淺海油田的應用情況
        目前設備檢測方法多種多樣,所涉及的領域也越來越廣。根據物理量分類，常用的設備狀態檢測方法大致可分為五類：
        1.聲波診斷技術
        我們海上平臺設備廣泛應用的聲波檢測儀器有機器故障聽診器和超聲波測厚儀兩種。
        2.振動監測技術
        我們應用的振動檢測儀器主要有VM63振動監測和沖擊脈沖分析儀等儀器。
        3.油液診斷技術
        我們設備檢測使用的潤滑檢測儀器為THY－18D油液分析儀。
        4.溫度診斷技術
        我們公司里應用的數字式接觸溫度計和熱點普查儀就是利用感知溫度來判斷設備故障的狀態監測儀器。
        5.數據采集技術
        我們公司內應用的數據采集器主要是上海航空技術研究所生產的DSC－1型和DSC-2型數據采集器。
        目前公司內各單位共擁有狀態檢測儀器47臺，機動員作為設備狀態檢測的專業人員從事數據的采集和故障分析工作。設備狀態檢測工作的開展為設備預防性維修提供了可靠的理論依據，對確保設備修理的及時性、準確性起到了超前運行的作用。
        1.利用超聲波測厚儀檢測鍋爐對流管束問題。
        鍋爐對流管束是鍋爐本體換熱的主要部件，對流管束壁厚的大小直接關系到鍋爐的安全運行與換熱效率，為保證鍋爐的安全運行就必須對鍋爐的對流管束壁厚作定期的檢測。海二站鍋爐為連云港產2噸蒸汽鍋爐，對流管束采用的是20g鍋爐鋼管，壁厚為4.5mm。經過連續幾年的運行，鍋爐本體結構都有了不同程度的腐蝕，年初我們針對這一情況，利用超聲波測厚儀對鍋爐對流管束進行了檢測。據檢測結果判斷，對流管束腐蝕量較大，部分管壁已腐蝕掉了50％。根據《鍋爐安全檢查規程》，需對其進行更換。另外從所測數據看右排對流管束比左排對流管束壁薄，從而判斷出鍋爐右側燃燒情況較嚴重，需對燃燒器重新安裝。于是我們根據檢測結果，對海二站鍋爐進行了更換對流管束的修理，并重新安裝了燃燒器。經過修理后，海二站鍋爐目前運轉良好，使用情況穩定。
        2.運用振動測量儀檢測中心一號平臺外輸泵故障。
        振動指標是反映設備運行性能的重要指標，運動副和磨擦副部位的振幅、速度、加速度可直接反映出運動副和磨擦副之間的傳動性能和運動特性，利用振動測量儀判斷中心一號外輸泵故障就是一例。在外輸泵運轉初期，我們用振動測量儀對各連接部位和磨擦副都進行了原始數據的采集，作為分析和判斷以后設備故障的依據。并在外輸泵運轉后每月對各部位的振幅、速度、加速度的數據量進行收集。去年８月份收集數據時發現前軸承處振幅為116um，速度為45m/s，加速度為17m/s2，后軸承處振幅為437um，速度為60m/s，加速度為40m/s2。根據采集出的各項指標畫出振幅、速度、加速度的趨勢圖發現，８月份所收集數據中外輸泵后軸承處三項指標均超標。于是我們組織人員對外輸泵后軸承部位進行拆檢，結果發現軸承扶架散落，軸承套破損。在更換軸承和軸承套后重新進行檢測，三項技術指標均恢復正常。通過振動檢測技術的應用，成功地避免了因部件損壞而造成燒損泵軸的機械設備事故。
        3.運用油液分析儀檢測中心一號平臺柴油發電機組水泵滲水故障。
        潤滑油達標是保證柴油機正常運行的必備條件，具有良好潤滑條件的柴油機既可保證足夠的動力輸出，又可防止因潤滑失效而引發的各類機械設備故障。因此，潤滑油是否合格是決定柴油機性能好壞的重要因素，而其中水份又是影響潤滑油技術指標的重要因素。在2003年4月份平臺設備例檢過程中，用油液分析儀化驗中心一號平臺1#柴油發電機組機油時發現油液分析儀表頭指針不斷右偏，由此判定機油內含水。又經詢問平臺操作人員，得知機油剛換兩天，并未出現機油變白現象。根據這種情況我們分析后認為，進入油底殼的水可能是從水泵滲入的。于是我們組織對柴油機水泵進行了拆檢，發現原因是水泵機械密封磨損，水由機械密封滲出后進入油底殼。在將機械密封更換后重新試驗，再未發現機油內部有水的現象出現。
        4.運用熱點普查儀檢查控制柜繼電器觸點故障。
        現代設備是機、電、器、儀的集成體，結構簡單、操作方便，但控制系統復雜，控制系統內部繼電器動則十幾個，甚至幾十個、上百個。這些繼電器出現問題時比較難以判斷，通常采用的短接的辦法既費時又費事。在排除中心一號平臺壓縮機控制柜故障時，我們運用電路熱點普查儀對其進行掃描，不僅迅速查出了問題，而且節省了大量的人力和時間。2003年1月份，中心一號壓縮機電機控制跳閘，用自動起動幾次均失敗，而用手動起動則運轉正常，因此，初步判斷為合閘繼電器故障，繼電器觸點吸合不上。用電路熱點普查儀檢查幾個合閘繼電器，發現主開關合閘繼電器的溫度高于其它幾個繼電器10－20℃，將此繼電器拆開后，發現有兩個繼電器觸點燒損較嚴重，再經通電實驗找到有兩個觸頭似接觸非接觸，經調整后重新安裝，運轉一切正常。
        5.運用數據采集器診斷中心一號平臺外輸泵故障。
        運用數據采集器可對設備的運轉參數進行采集，然后對各參數進行幅頻分析，頻譜分析，細化各類參數的運轉譜值，針對各參數的運轉譜分析設備的技術狀況。在2003年5月份，我們利用數據采集器對中心一號平臺3#外輸泵進行檢查時發現外輸泵后軸承存在故障。根據幅頻和速度頻曲線表征判斷，電動機后軸承振動地毯值較高，150Hz和250Hz處振幅較大，在其倍頻300Hz和500Hz處振幅也較大，根據這種情況分析認為軸承有兩項故障，一是軸承托架故障，一是軸承外圈損傷，綜合分析認為此故障主要由于軸承托架散落造成在150Hz和其倍頻300Hz處出現較為明顯的振幅，在高速運轉情況下引起潤滑脂汽化，使軸承潤滑不良而造成頻譜顯示地毯值較高。同時由于軸承托架損壞，導致在高速運轉情況下軸承跑外緣，形成250HZ和其倍頻500HZ處出現較明顯的振幅,于是拆檢軸承部分,發現故障與判斷相吻合,更換軸承后經重新測試，幅頻和速度頻譜曲線恢復正常。
        二、設備檢測與故障診斷技術應用總結
        隨著我們公司設備數量的不斷增多，復雜系數的不斷提高，對設備狀態檢測的要求也越來越高。在實際生產中通過對檢測與故障診斷技術的運用，我們從各種設備故障案例中獲取了豐富的經驗，并且通過此技術預知維修避免了許多更大事故的發生，節約了經費支出，取得了巨大的經濟效益。
        展望未來，我們認為設備檢測與故障診斷技術的發展具有極大的發展潛力，為了提高設備技術狀況，預防設備故障的發生，提出了幾點建議來供大家參考：
        1.完善設備狀態檢測網絡，實現狀態檢測的制度化、規范化、系統化。
        2.加強設備狀態檢測與故障診斷技術的培訓工作。實現設備管理人員不僅要熟悉高度復雜化的現代設備，而且還要掌握現代的診斷、檢測技術和設備的計算機管理方法。
      3.建立設備檢測臺帳，作好前期準備工作，取全取準原始資料，充實樣板模式庫。
      4.作好設備狀態檢測工作，摸索設備各部位、大總成件的使用壽命和維修周期。