浅谈组状态监测系统国内外现状及成熟产品

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　　摘 要：介绍机组状态监测的发展历程、国内外现状，论述了成熟产品在石化行业的应用及必要性。旨在尽可能的减少和规避由机组异常引起的生产事件，降低维护成本，确保大型机组始终处在高效、安全、稳定的运转状态。
　　关键词：大机组;状态监测;预诊断
　　1 课题背景及意义
　　大型转动设备通常为化工企业的关键设备，其安全、高效、平稳运行直接关乎到企业的经济效益及安全生产，例如我单位的克劳斯燃烧炉风机、MDEA液力透平、半富胺液泵、空气压缩机等等。
　　目前，大型机组的维护主要分为用事后维修和定期维护的方法。这两种方法都有其明显的缺点。事后维修缺乏计划性及针对性，出现故障前并不是都会有征兆，或者说有征兆也未必能够被及时发现，如此便会酿成事故。定期维护则会导致维护过剩和维护不足。维护过剩耗费人、财、物力，形成浪费。而维护不足很可能导致机组永久性故障和非计划停机事故的发生。
　　所以，大机组如何能够“安、稳、长、满、优”的运行，提前给出预判并且对故障加以诊断，应当在事后维修和定期维护这两种方法的基础上进行转变，将机械保护、预防性维护以及预测性维护这三个方面结合在一起，站在机组状态监测系统的立场上来看，这便是其主要目的所在。
　　2 大机组状态监测系统发展历程与国内外现状
　　2.1 大型机组状态监测保护系统的发展
　　大型机组状态监测保护系统的发展大致经历了如下三大階段：
　　第一阶段，传统监测阶段，主要基于人的感官经验进行。早期机组的运行状态主要利用维护人员感官判断及经验来定性辨别一些故障情况，人员水平素质成为不稳定因素同时，传统的监测方法效率较低。不过受限于当时的技术水平，传统监测方法是当时主要的监测手段，一些低值简单的转动设备至今沿用此法。
　　第二阶段，在线测量，离线诊断。相比人体感官，监测结果更为准确、可靠的电子测量元件出现后，人们可以对机组关键部位运行状态进行定期监测。监测数据直接显示在手持式监测仪上并在通过计算机分析处理，但是出现故障不能实时分析处理及根据设备运行情况及时发现潜在的隐患。一旦某项指标例如位移、振动等超过机组正常数值的上限，在缺乏ESD、SIS等保护系统的情况下，很可能导致非计划停车。
　　第三阶段，在线监测和联锁保护阶段。通过在机组测量点设置传感器，现该点温度、振动、位移等数据实时传输至上位机，对数据进行分析并加以处理，实时监测并作出判定。一旦监测到的数据和设定值之间存在差异，系统就会自动发出联锁停机之类的指令或是触发报警。全面、动态的数据支持使计算机可通过算法和建模分析数据趋势，对发生或即将发生的故障进行诊断和预判。
　　2.2 大型机组状态监测保护系统国内外现状
　　美国、德国、法国和日本等发达国家很早就开始了旋转机组状态监测与保护系统的研发，基本目前市面上主流的旋转机械状态监测与保护技术都被欧美国家掌握。像美国本特利公司的3500系列、德国 Epro公司的 MMS6000、美国艾默生公司的 CSI4500等等。
　　我国起步于较晚，但随着我国工程技术的不断进步，相关企业、单位、高校采用自行研发或合资开发的模式，经过不懈的努力，不管是从理论、实际应用还是从实验论证，国产机组监测保护系统都取得了很大的进步，成果斐然，同时研制出来非常多的成熟而又优质的产品。
　　3 典型产品的组成及主要功能
　　以本特利3500系列及深圳创为实8000诊断系统为例，介绍大型机组状态监测与保护系统的组成和基本应用。
　　3.1 本特利3500 系列机械保护系统
　　该系统能提供实时、连续的在线监测功能，符合美国石油协会 API670 标准。主要有传感器系统、状态监控器和上位机系统组成。传感器系统主要有探头、延伸电缆和前置器组成。利用的是电涡流式探头，不仅油污等介质不会给其带来影响，而且稳定性也比较高。为了让信号抗干扰能力有更好的表现，传感器整个过程都是将回路信号电缆屏蔽在外的，接地点则是选取在机柜间侧单点上。传感器系统会持续不断的将脉冲信号或者是连续模拟量输送出来，状态监控器便可对其进行采样、加以分析并作出处理，这也是系统的核心所在。为了让3500系统更为稳定并更加安全，电源模块多采用双冗余配置，220VAC不间断电源（UPS）。上位机系统可通过接口模块提取来自于现场传感器的信号，直通过监控器模块，完成对现场信号的测量，这一模块也会将分析得到的信号逐一和联锁值、报警值比对，显示相关报警信息或直接驱动继电器将联锁信号输出给与其硬线通讯的控制系统，以实现预警和停机保护等功能。数据亦可实现和其它自控系统的通讯，比如安全仪表系统（SIS），又比如集散型控制系统（DCS），许多工业通讯协议都是能够支持的。该系统对于许多人机交互界面方式都是能够兼容的，比如普通台式工作站，又比如触摸式显示屏，对于TCP/IP以及Modbus在内的各式各样的协议也是能够支持的。
　　3.2 深圳创维实 S8000 机组状态监测系统
　　深圳创维实公司是优秀的机组状态在线监测产品及服务提供商，其研发出来的S8000 机组状态监测系统在多个行业都得到了广泛应用，比如电力，又比如石化。
　　3.2.1 S8000系统架构
　　3.2.1.1 现场数据采集和处理系统
　　由于大型旋转机本身非常重要，所以会（下转第8页）（上接第6页）有机械保护系统与之配套，所以S8000系统一般来说是不需要另设专门的传感器的，数据大多是从机械保护系统等中得来，比如本特利3500系统等。机械保护系统通常会设有BNC接口，因而可以实现原始波形的读取工作，并将其传输到现场数据监测器中。原始振动、位移等信号经滤波、基于锁相环的同步整周期采样、处理后转换为相应的波形图以及频谱图，这些专业图谱如振动趋势图、轴心轨迹图等可供技术人员查阅，也有利于分析的开展。现场数据监测器应用数字预测倍频技术、软件修正技术、键相无键采集技术等多种软件技术，对数据进行分析处理。可与多种主流振动二次表或传感器连接。通过软件裁剪固化，确保系统更加稳定、可靠，避免病毒感染。
　　3.2.1.2 数据传输和存储系统
　　对现场数据会进行初步处理，借助于光线或者是网线则可将处理后的数据传送至系统中心服务器，由卡片式服务器和专用应用软件系统构成，可以管理及设置多个数据监测器。大型关系型数据库技术的采用，长周期数据的存储或者是管理都能够实现;从硬件来看，使用了双硬盘冗余热备，给存储安全带来了充分的保障。
　　3.2.1.3 上位机系统
　　S800 系统属于B/S 结构，并且要在Internet与Intranet网络的基础上运行，企业局域网中不管是哪台工作站或者是笔记本都能够成为上位机，在无需安装软件的情况下用户通过IE浏览器就能够进入到登录页面，输入用户名及正确的密码后就能够达到在线查询以及浏览的目的。
　　3.2.2 S8000的主要功能
　　S8000能够实时在线监测大型旋转机械运行时产生的运行参数，包括位移和振动等在内，并据此给出专业诊断，对于信号的一些历史数据如相位和幅值等也可实现长周期存储。另外，创维实公司还设立了专门的远程诊断中心，依托于互联网的存在，对不同地区的S8000 系统都可进行实时监测，也可提供专家诊断服务。运行数据实时传输给位于创维实公司的远程诊断中心大型数据库，对资源进行了整合，正是由于这一优势的存在，不同地区的S8000 系统都能够享受到故障诊断论坛、浏览远程图谱以及远程专家会诊等各式各样的服务。
　　4 结语
　　通过对机组状态监测系统发展历程的梳理，分析对比机组装填监测系统在国内外的现状，同时对成熟监测产品做了简要介绍，有助于设备技术人员对状态监测产品有一个初步的认识和了解。
　　参考文献：
　　[1]龚坤修.水电机组状态监测与故障诊断技术分析[J].低碳世界，2018（04）.
　　[2]赵旭凌，周云龙.基于LabVIEW的离心泵在线监测与故障诊断系统设计及应用[J].东北电力大学学报，2017（02）.
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