深入开展设备状态监测与故障诊断技术应用，提升设备管理水平
摘 要 结合中海石油惠州炼油分公司的设备运行情况，阐述了开展设备诊断技术应用的目标和任务。提出建立以专业人员为核心，以现场设备运行和点检人员为基础的二级监测诊断网络系统。通过监测诊断网络系统使各层次管理及技术人员及时掌握设备运行情况，采用状态维修和改良性计划维修并举进行的维修方式，实现“设备可靠性的改善、设备缺陷的及时发现、避免设备事故发生”的目的，形成设备状态监测“全员化”的格局，为设备长周期运行和经济维修提供技术支持。
关键词 状态监测 故障诊断 网络建立 设备管理与维修
1引言
惠州炼油1200万吨/年单套原油加工量全国最大，是中国海油的第一个炼油厂。随着装置的开工阶段结束转入到正常的生产阶段，如何科学地管理和使用好设备，保证生产装置的安全、平稳、长周期、连续运行是一个十分重要的课题。这就要求采用设备诊断技术对装置中一些重点、关键机组和设备等进行状态监测、信号分析、故障诊断、信息积累，捕捉机组的运行隐患，做到对设备故障能早发现、早诊断和早预防，以消除灾难故障，避免严重故障，减少一般故障。因此在惠州炼油开展设备监测与故障诊断技术应用非常必要。
2开展设备状态监测与故障诊断的工作目标
着眼于未来的设备资产管理，以科学管理为核心的战略指导思想，迎合IT时代设备管理理念，充分利用公司网络优势，使各层次人员及时掌握设备运行情况，实现设备动态量化管理，采用状态维修和改良性计划维修并举进行的维修方式，以设备为生产服务为主导，以实现“设备可靠性的改善、设备缺陷的及时发现、避免设备事故”为目的，形成设备状态监测 “全员化”的格局，注重状态监测与故障诊断短期效益，放远长期效益，为设备长周期运行和经济维修提供技术支持。
3目前情况及存在问题
目前惠州炼油统计在册的动设备（不包括空冷风机）
目前国内炼化企业的设备监测与故障诊断工作都是由企业的设备研究所或监测中心的专业技术队伍来承担的。惠州炼油分公司是中国海油的第一个炼油厂，是一个全新的炼化企业，人员编制精简，虽然也设置了一名动设备专业工程师来负责此项工作，不可能像国内其他炼化企业成立专门的机构来开展这项工作。面对监测诊断技术人员紧缺的情况，如何构建设备状态监测与故障诊断网络，确立设备有效的监控体系，这是中海石油惠州炼油分公司设备状态监测与诊断工作面临的问题。
4应对策略及措施
一个成功的状态监测计划的实施应被放到整个工厂的运营绩效中去考虑，状态监测真正作为新的维修方式的要素融合到工厂管理中去，管理的作用由此被凸现出来。搞好状态监测不再仅仅是一个技术问题，更主要的是要取决于对这个项目的管理，取决于如何组织，如何实施，如何评价，如何奖惩，和如何改善。状态监测如何与现场设备运行管理、点检管理相结合，如何与设备维修计划以及生产管理相结合，如何实现维修成本控制和创造价值，越来越成为设备管理新的关注内容。惠州炼油状态监测诊断工作主要采取了以下措施。
4.1领导重视，各部门密切配合
开展设备状态监测是一项综合的系统工作，涉及到机械设备、振动理论、信号分析与处理、现代测试技术、计算机控制理论、信息化管理技术、转子动力学等多门学科的知识。在实施过程中既要涉及到人力资源配置的人力资源部、购买监测仪器的商务部、财务部、信息网络及实时数据库提供的IT部门、生产运行过程的设备运行管理的运行部、故障设备的检修单位等等，如果没有各级领导的重视、各部门密切配合和大力支持，设备监测工作是没有办法深入开展下去的。
4.2建立健全组织机构，推动状态监测的开展
为了便于组织管理，建议成立以公司主管设备的领导为组长，设备中心经理、专业组长、状态监测专业工程师、及各运行部设备主管和设备工程师为组员状态监测小组。该小组在公司领导和设备中心经理的领导下，开展各项工作，使设备状态监测工作得以在公司内顺利开展。
4.3建立二级监测诊断网络系统
二级监测诊断网络的思路，就是以专业人员为核心，以设备点检和设备运行管理人员为基础的监测网络，现场各生产运行部作为第一级监测，设备中心为第二级监测。严格执行《惠州炼油转动设备状态监测规定》，按照“五定”（定点、定时、定期、定人、定指标）原则实施监测，基本的职责划分为：日常监测由第一级执行，系统及监测数据库建立、报警值设置与修正和机器异常故障诊断由第二级完成。
第一级监测是运行部，运行部的设备负责人为设备监测的第一责任人，负责指定本部门专职状态监测人员（必须是学设备专业的大学生，为后续的状态监测深入开展打下基础）负责运行部的状态监测工作，定期检查对应的维保单位的点检工作开展情况。第一级监测的实施分两方面工作：
第一方面利用智能巡检系统开展设备点检和工艺巡检，设备点检数据库的设置由设备中心定，点检路径和工艺巡检路线由运行部确定，维保单位用智能点检仪每天一次把点检和每天的巡检结合起来，按照指定的巡检路线采集数据，操作工用智能巡检仪按照指定的工艺巡检路线采集数据，将采集的数据通过各个运行部的采集站上传到巡检中心的服务器数据库，这样构成了全厂的设备、工艺巡检综合信息数据平台，管理人员通过该平台及时掌握我们的维保单位和装置外操的巡检情况；专职状态监测人员和运行部的设备工程师定期的浏览和关注本部门的在线监测机组和点检设备的运行情况，动态掌握设备运行状态，定期出监测报告。
第二个方面给生产运行部配备01DB数据采集器等利用网络化的离线监测预测维修系统XPR300，按中心数据库设定及规范定期采集设备160kw以上的机器振 动（状态）数据，将数据上传到中心数据库；监测和报告责任区设备的报警状态，分析设备状态趋势，进行基本的故障诊断。专职状态监测人员和运行部的设备工程师一起协商并结合ERP系统提报预测维修工单，逐步开展预测维修工作。
第二级监测是设备中心，建立和维护状态监测数据库（机器测点位 置、数据采集参数、报警设置等），，定期查询设备状态和趋势；对状态数据进行各种图形分析，发送故障设备精密诊断报告，必要时对设备疑难故障进行另外的数据采集和更专业化的分析诊断。同时作为专业管理职责指导、培训、规范和考核第一级的监测工作。
4.4点面结合，突出重点，逐步推进
状态监测系统工作的“重点”是大机组和关键设备的监测，“面”就是全员参与的点检、巡检工作。监测手段上16台关键的离心机组建立了S8000在线监测系统，200台左右关键机泵离线振动监测预测维修系统XPR300，对往复压缩机组和关键离心机组90个点开展润滑与磨损状态监测(外委给广州机械科学研究院承担此项工作)，基层建立了全员参与的点检、巡检有网络化的智能巡检系统。该巡检系统不仅仅是规范目前保运单位的巡检、点检，更重要是对装置设备的状态有全面的掌握，更深入地落实领导要求的“装置设备的精细化管理”，对运转设备完好率、故障率、累计运行时间、设备润滑记录、设备故障等设备管理信息能动态掌握。这样逐步构建了智能巡检、离线监测、大机组在线三大系统均采用网络化的数据管理和分析软件来实现设备状态信息共享，打造具有惠州炼油特色的“精细化、信息化、现代化”设备管理网络。图1是中海石油惠州炼油分公司的二级监测诊断网络系统状态维修决策流程图。
5应用设备监测诊断技术取得的显著效果
5.1 S8000在线监测诊断分析系统的应用
运用S8000系统对机组开车试运全过程的在线监测诊断分析，对大机组的安装质量验收、机组性能、振动情况等有全面的掌握。该系统的投用，在机组试车开工及运行中发挥“保驾护航”的作用。
案例：动力站凝气发电机组在试车过程中振动超标准，通过监测诊断机组存在转子不平衡故障，停机检查发现三瓦、四瓦已经磨损，追查到发电厂家出厂时没有做转子动平衡，责成厂家来现场做转子动平衡，处理后机组开机的振动值由先前的120 um下降到最大50 um，恢复正常，机组运行平稳。重整进口循环氢110-k201在开机过程中通过在线监测系统诊断110-K201循环氢压缩机组汽轮机的临界转速（4421—4516rpm)与压缩机的临界转速（2210—2255rpm)不一致，且汽轮机的临界转速（4421—4516rpm)刚好与我们操作规程第227页规定的汽轮机正常转速范围4099—5843rpm不相符，这样给机组正常运行和操作埋下事故隐患。并以此为依据跟厂家进行交涉，厂家答复再进行设计核算，同时提醒操作人员在该区间快速越过，确保机组安全正常运行，避免机组共振。有了机组的在线监测系统的监测实现了全厂大机组顺利开车成功。从装置开工至今，监测显示所有的大型离心机组运行良好，机组的运行处于受控状态。
5.2 XPR300振动监测预测维修系统的应用
运用XPR300振动监测预测维修系统在动设备的试车过程中发挥了质量验收把关、查找设备故障原因的作用，确保关键设备的顺利试车投用。
案例：101-P-101/AB闪底泵在水联运时泵振动大，通个跟踪监测分析发现该泵选型时选大了，建议其切割叶轮，切割叶轮处理后该机泵正式开车正常平稳。102-K102B增压机组空试时振动超标准，通过跟踪监测分析发现该机组齿轮啮合故障，责成厂家现场服务技术人员开盖重新调齿轮啮合间隙、轴瓦间隙及瓦背预紧力，开机后振动值显著下降，机组恢复正常，保证了装置正常开工。
在装置的运行过程，103单元103-P006丙烯塔回流泵从试运到正式运行，机泵振动一直很大。在水运时我监测分析该泵振动达28MM/S超标准属不合格，要求把泵返到格瑞德厂家，厂家说没问题。正式运行时机泵振动一直很大，多次损坏机械密封，影响装置安全平稳运行。通过跟踪监测分析该泵存在严重的叶轮流体激振现象，激发出泵共振。建议厂家核算叶轮尺寸，对叶轮进行切割。006A泵没按要求切割整改，效果不大。006B按要求对叶轮进行切割，振动值从最高24.9MM/S降低到5.36MM/S，机泵运行良好。101单元闪底泵101-P101A通过监测发现泵轴承故障并及时换泵，避免了重大抱轴事故发生，后来保运换轴承发现轴承滚动体有明显点蚀和内圈磨损现象。
5.3 润滑油监测分析应用
应用润滑油光谱、铁谱分析技术对关键机组的关键回油部位进行监测分析，对发现设备早期磨损故障十分有用。
232单元通过对232-k01C螺杆压缩机润滑油油液分析油品理化指标基本正常，但污染度等级偏高，油中有少量油泥颗粒污染，影响润滑效果；但从磨损分析看油中有少量铜合金及个别钢质异常磨损金属颗粒，从铁谱分析图片看有明显磨损现象典型谱片如下图二，停机检查发现给螺杆压缩机供油的齿轮泵铜套出现磨损，更换铜套后恢复正常。
图2 232-k01C螺杆压缩机润滑油铁谱图
6结论
惠州炼油分公司从开工试车到现在的正常生产过程近一年中，我们利用该网络系统平台，运用设备状态监测与故障诊断技术通过设备监测诊断技术找出故障原因，有针对性地进行维修整改，避免了盲目整体维修而造成维修过剩且不能解决实际问题的大量维修资金浪费，节约了人力资源，取得了明显的经济效益，保障了炼油设备的安全平稳运行。
7适时推行状态维修体制，提高设备管理水平
在设备在各级领导齐抓共管情况下，状态监测诊断技术人员和仪器设备都能及时到位，通过不断的学习、培训、实践经过3～5年逐步培养锻炼出有恵州炼油特色的状态监测队伍，状态监测工作就一定会稳步推进。监测工作全面深入开展的情况下，有一支强有力的监测诊断技术队伍提供技术支持，适时将状态监测与诊断结果和ERP系统的维修工单系统结合，一级监测生产运行部根据设备的运行状态和监测情况提出的预测维修工单，二级监测设备中心根据故障诊断结果审核维修工单进行设备维修优化，逐步推行状态维修、预测维修工作，实现既注重状态监测短期效益，又放远长期效益，为设备长周期运行和经济维修提供技术支持，提升设备现代化管理的综合水平。
参考文献
1 徐敏等. 设备故障诊断手册. 西安: 西安交通大学出版社, 1998
2 盛兆顺等. 设备状态监测与故障诊断技术及应用. 北京: 化学工业出版社, 2002
3 张鄂编著. 铁谱技术及其工业应用. 西安: 西安交通大学出版社, 2001
陈兆虎
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作者简介：中海石油惠州炼油分公司设备状态监测与故障诊断主管工程师，高级工程师、设备故障诊断方向硕士，从设备状态监测及故障诊断方面工作15年以上，具有丰富的现场监测及故障诊断经验，在国内技术刊物上公开发表技术论文20多篇。主要技术工作方向：负责公司的设备状态监测及故障诊断方面的管理及技术工作。
