離心壓縮機(jī)是天然氣輸送的關(guān)鍵設(shè)備,在運(yùn)行中出現(xiàn)故障而停機(jī)不僅會(huì)影響正常的生產(chǎn),所造成的經(jīng)濟(jì)損失更是無(wú)法估量。振動(dòng)信號(hào)是當(dāng)前離心壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的主要信號(hào)源。針對(duì)壓縮機(jī)的各個(gè)關(guān)鍵部位,出廠(chǎng)數(shù)據(jù)冊(cè)中都有相應(yīng)的振動(dòng)限值,此外GB/ T6075. 3 2001等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)壓縮機(jī)各個(gè)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值做出了規(guī)范,但是這些標(biāo)準(zhǔn)所包含的限值通常是壓縮機(jī)振動(dòng)的上限值,即保護(hù)停車(chē)值,而且在機(jī)組正常運(yùn)行中并不能及時(shí)、準(zhǔn)確地反映壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。本文通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)歷史振動(dòng)數(shù)據(jù)分類(lèi)篩選,提取其標(biāo)準(zhǔn)值及超限值,建立壓縮機(jī)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn),并獲得針對(duì)單臺(tái)壓縮機(jī)不同振動(dòng)指標(biāo)的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù),以此標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)為參照,精確地判斷壓縮機(jī)的運(yùn)行狀況,從而實(shí)施機(jī)組狀態(tài)預(yù)警。
1診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立原理通常,壓縮機(jī)在投產(chǎn)時(shí)會(huì)配有相應(yīng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)用于采集、存儲(chǔ)壓縮機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)。建立診斷標(biāo)準(zhǔn)所用到的數(shù)據(jù)可以直接從該數(shù)據(jù)庫(kù)提取。
通過(guò)數(shù)據(jù)截取、去除跳變值和提取標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)步驟建立所需標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。
1. 1數(shù)據(jù)截取壓縮機(jī)診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立應(yīng)基于壓縮機(jī)運(yùn)行良好下的狀態(tài)參量。壓縮機(jī)在線(xiàn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包含其各種狀態(tài)之下的振動(dòng)信號(hào),不能直接作為建立標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)源。因此在數(shù)據(jù)截取的過(guò)程中,應(yīng)結(jié)合維修保養(yǎng)報(bào)告,截取壓縮機(jī)機(jī)組2次保養(yǎng)間正常運(yùn)行且狀態(tài)好的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù),并從中提取每個(gè)測(cè)點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)值,從而形成壓縮機(jī)良好運(yùn)行的精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。
1. 2去除跳變值數(shù)據(jù)截取后形成的數(shù)據(jù)庫(kù)僅僅從時(shí)間歷程上去除了壓縮機(jī)運(yùn)行惡劣時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù),但是其中依然包含由于壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的啟停機(jī)、機(jī)組工況改變或數(shù)據(jù)采集器不穩(wěn)定等原因所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)跳變值,該跳變值的幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離壓縮機(jī)正常運(yùn)行振動(dòng)幅值,大大地影響了診斷標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算,因此在計(jì)算獲得標(biāo)準(zhǔn)值前應(yīng)去除此類(lèi)跳變值,以獲得建立診斷標(biāo)準(zhǔn)所需的精簡(jiǎn)而有效的數(shù)據(jù)源。
1. 3提取標(biāo)準(zhǔn)以經(jīng)過(guò)上述步驟后所形成的數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源提取壓縮機(jī)診斷標(biāo)準(zhǔn)。以某一測(cè)點(diǎn)振動(dòng)指標(biāo)1倍頻為例,取該測(cè)點(diǎn)所有1倍頻幅值平均值ave= 1 nn i= 1 x i,作為診斷標(biāo)準(zhǔn)值;將該測(cè)點(diǎn)1倍頻的大值與平均值的差,即(max(x i)- ave),作為診斷超限值。平均值用來(lái)確定該特征值的振動(dòng)水平,超限值用來(lái)限定該特征值的變化范圍,當(dāng)實(shí)測(cè)值Y大于標(biāo)準(zhǔn)值與超限值的和時(shí),壓縮機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警,表示其運(yùn)行狀態(tài)不良。此外超限值還可用來(lái)計(jì)算超限率,進(jìn)而衡量實(shí)測(cè)值Y在非報(bào)警情況下的狀態(tài)等級(jí)。超限率= max(x i)- Y(max(x i)- ave)?100%,當(dāng)25%時(shí),運(yùn)行狀態(tài)為優(yōu);當(dāng)26% 50%時(shí),運(yùn)行狀態(tài)為良;當(dāng)51% 75%時(shí),運(yùn)行狀態(tài)為中;當(dāng)76% 99%時(shí),運(yùn)行狀態(tài)為差。不同狀態(tài)等級(jí)的判斷界線(xiàn)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
同樣,用上述方法計(jì)算所有測(cè)點(diǎn)各個(gè)特征值的平均值即可獲得不同測(cè)點(diǎn)不同特征值所對(duì)應(yīng)的診斷標(biāo)準(zhǔn)值,從而獲得超限值,繼而形成壓縮機(jī)新的診斷標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。
2應(yīng)用
2. 1陜京線(xiàn)天然氣壓縮機(jī)診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立在陜京線(xiàn),已有8臺(tái)離心壓縮機(jī)組安裝了在線(xiàn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)采集功能并能提供豐富的振動(dòng)圖譜,能夠形成一個(gè)全面豐富的壓縮機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)。該系統(tǒng)的診斷雖然已智能化,但仍不能評(píng)估機(jī)組工況的劣化程度,實(shí)施機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警,以至于仍采用機(jī)器出廠(chǎng)資料中的振動(dòng)限定值或一般旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)作為機(jī)組的保護(hù)值。本方法主要用于建立單臺(tái)機(jī)組個(gè)性化振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn),評(píng)估機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)施機(jī)組運(yùn)行情況預(yù)警,從而達(dá)到指導(dǎo)機(jī)組維修的目的。
本方法提取了8臺(tái)壓縮機(jī)近3 a來(lái)的歷史數(shù)據(jù)作為樣本,每臺(tái)選取壓縮機(jī)前徑向軸承及后頸徑向軸承X Y方向振動(dòng)測(cè)點(diǎn),標(biāo)號(hào)VE 701X、VE 701Y、VE 702X和VE 702Y四個(gè)測(cè)點(diǎn)、每測(cè)點(diǎn)20 000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)5個(gè)特征值,共320萬(wàn)個(gè)特征值,建立了單臺(tái)機(jī)組個(gè)性化的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。
2. 2 2中間壓氣站B壓縮機(jī)的診斷表1列出了陜京線(xiàn)8臺(tái)壓縮機(jī)共32個(gè)測(cè)點(diǎn)的通頻值、1倍頻、2倍頻的標(biāo)準(zhǔn)值和超限值。通頻值是用來(lái)反映測(cè)點(diǎn)的整體振動(dòng)情況,1倍頻用來(lái)反映轉(zhuǎn)子不平衡的情況< 5>,2倍頻用來(lái)反映轉(zhuǎn)子不對(duì)中的情況,當(dāng)實(shí)測(cè)值大于標(biāo)準(zhǔn)值與超限值的和,則發(fā)出報(bào)警。按照新建的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)編制監(jiān)測(cè)軟件,并對(duì)陜京線(xiàn)8臺(tái)天然氣壓縮機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷。在2009 02 27發(fā)現(xiàn)2中間壓氣站的B機(jī)組測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)2的1倍頻超限,如,判斷為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)軸不平衡,而此時(shí)根據(jù)通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)并沒(méi)有報(bào)警。
在接下來(lái)的機(jī)組保養(yǎng)過(guò)程中,技術(shù)人員通過(guò)解體壓縮機(jī)發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)有明顯的轉(zhuǎn)軸不平衡,與診斷結(jié)論完全吻合。
3結(jié)論本文提出了一種建立壓縮機(jī)振動(dòng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的新方法,該方法根據(jù)離心壓縮機(jī)的歷史振動(dòng)數(shù)據(jù),有針對(duì)性地建立了壓縮機(jī)的個(gè)性化振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。在實(shí)際應(yīng)用中,診斷結(jié)果和實(shí)際情況完全吻合,表明該方法成熟可靠,能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反映壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),診斷出壓縮機(jī)的故障。
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