CN102034150A - 一种煤化工压缩机重要部件检修管理系统及寿命管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤化工压缩机重要部件检修管理系统及寿命管理方法，应用于煤化工企业多台压缩机组的设备管理，属于化工工程和压缩机技术领域。其检修管理系统特征在于由数据管理软件，计算/应用服务器，数据库服务器，外部系统接口，压缩机数据采集系统及参数测点和用户端浏览器组成；其寿命在线管理方法，其特征在于采用C语言编写的关于煤化工压缩机重要部件的寿命分析软件运行在数据库服务器上，在线计算压缩机重要部件累计低周疲劳寿命损耗和累计扭振疲劳寿命损耗，指导多台压缩机组的优化运行和主动检修措施；本发明的优点实现了使用一套主动状态检修管理系统管理多台压缩机重要部件寿命和主动状态检修的技术效果。

Description

一种煤化工压缩机重要部件检修管理系统及寿命管理方法

技术领域

本发明涉及一种煤化工压缩机重要部件检修管理系统及寿命管理方法，应用于煤化工企业多台压缩机组的设备管理，属于化工工程和压缩机技术领域。

背景技术

压缩机的重要部件是指造价昂贵，损坏严重的部件，主要包括：曲轴，轴承，转子，活塞，密封组件。压缩机的启动过程，停机过程，负荷变动过程称为非稳态运行过程。在压缩机的非稳态运行过程中，对压缩机的重要部件容易造成较大的寿命损耗。对压缩机运行的操作不当会缩短压缩机重要部件的使用寿命。随着压缩机运行时间的增加，压缩机机组的重要部件的累计损耗增大，剩余寿命逐渐减少，如果不根据压缩机组的工况适当安排检修项目，则会引起压缩机机组的事故，造成整个工厂的重大损失。但国内煤化工行业内大都还在延续上个世纪苏联的定时检修方案，这种方案有很多的优势，但其劣势也很明显。现在国际上的设备检修主流方案已经被主动状态检修方案所替代，虽然国内也逐步开始转变检修策略，但国内对设备的现有的状态检修方案上，还存在着很多不同的理解与不足：一是缺乏对状态检修总体策略的研究，过分依赖在线监测技术，以在线监测装置的应用多少衡量状态检修应用研究的深度；二是缺乏科学把握设备当前健康状况和未来发展趋势的评估方法，对设备的健康评估仍局限在原有预防性试验标准的简单合格与否判别上；三是缺乏对状态检修各类数据的综合统计分析软件。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤化工压缩机重要部件检修管理系统及寿命的在线管理方法。为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种煤化工压缩机主动检修管理系统，其特征在于由数据管理软件，计算/应用服务器，数据库服务器，外部系统接口，压缩机数据采集系统及参数测点和用户端浏览器组成。数据库服务器通过外部系统接口与压缩机数据采集系统及参数测点相连，而用户端浏览器分别安装相关数据管理软件。所述的压缩机数据采集系统及参数测点为油泵油压，转子转速，轴位移，轴跳动，轴承温度，密封组件温度，入口气阀气压、入口气阀温度，出口气阀气压、出口气阀温度，中冷器水压及温度，内缸金属温度，管道及壁温测点值，机组功率，油面温升。一种煤化工压缩机重要部件的寿命的在线管理方法，其特征在于，采用C语言编写的关于煤化工压缩机重要部件的寿命分析软件运行在数据库服务器上，应用于煤化工压缩机重要部件寿命的在线管理上，其管理方法为：

第一步：存入在线监测数据

通过外部系统接口，每隔Δt＝60min把压缩机数据采集系统在线采集的与压缩机运行及寿命有关的测点数据存入数据库服务器；

第二步，在线计算多台压缩机各部件工况状态运行状况

应用安装在数据库服务器上的综合统计分析软件，采用神经模拟算法在线评估压缩机各主要部件运行工况及寿命情况，主要分为：

1.计算多台压缩机重要部件的累计低周疲劳寿命损耗E_lij

其计算公式为：E_lij＝E_lij0+E_flij

其中E_lij0为本次非稳态过程前第i台压缩机的j重要部件累计低周疲劳寿命损耗，E_flij为在非稳态过程第i台压缩机的j重要部件累计低周疲劳寿命损耗

2.计算压缩机组重要部件累计扭振疲劳寿命损耗D_lnij

其计算公式为：D_lnij＝∑N_ijx/D_lijx

其中N_ijx为在线监测到的不同扭振应力τ_x的扭振信号

D_lijx为资料和实际经验中得出的第i台压缩机的j重要部件的对应不同扭振应力τ_x的扭振疲劳寿命

3.计算压缩机组重要部件的平均寿命损耗速率e_ijk

其公式为：e_ijk＝1/y_ijk×100％

其中y_ijk为第i台压缩机的j重要部件的设计寿命(年)

4.计算压缩机组重要部件在低周疲劳下的剩余寿命P_sijk1

P_sijk1＝T-E_lij/e_ijk

其中T为压缩机重要部件的总寿命的损耗的指标值，根据实际经验，定义T∈{80％，100％}

5.计算压缩机组重要部件在低周疲劳下和扭振疲劳共同作用下的剩余寿命P_sijk2

P_sijk2＝T-E_lij-D_lnij/e_ijk

第三布，提出压缩机优化运行操作建议

根据多台压缩机的重要部件的累计低周疲劳寿命损耗和累计扭振疲劳寿命损耗的计算结果，推荐的优化运行操作建议为：

1.对于累计低周疲劳寿命损耗比较大(E_lij＞15％)，而累计扭振疲劳寿命损耗比较小(D_lnij≤15％)的压缩机组，建议的运行措施是可调整负荷运行，减少非稳态运行，以延长此类压缩机组的使用寿命；

2.对于累计低周疲劳寿命损耗比较大(E_lij≤15％)，而累计扭振疲劳寿命损耗比较小(D_lnij＞15％)的压缩机组，建议的运行措施是保持稳定负荷运行，可参与非稳态运行，以延长此类压缩机组的使用寿命；

第四步，提出压缩机的优化检修措施

根据存储在数据库中信息管理系统(MIS)的压缩机的标准运行数据以及对压缩机各主要部件的评估情况，提出优化运行建议，分为：

1.当P_sijk＜1年，建议年内安排大修，并加强维护，增强巡检；

2.当1年≤P_sijk≤4.5年，建议1年后但4年内安排计划大修；

3.当4.5年≤P_sijk≤9年，建议在以后的大修中，进行探伤检测及老化鉴定试验；

4.当P_sijk＞9年时，建议按照工厂内部检修标准安排机组的大修计划

第五步，打印结果

输出并打印压缩机的工况运行情况及评估结果以及所提出的压缩机的优化检修建议，和检修优化措施。

本发明具有以下特点

1、在数据库服务器端安装采用C语言编写的压缩机的重要部件的剩余寿命的综合统计分析软件，该综合统计分析软件主要完成以下计算：主要按指令运行，在非稳态过程结束后发出指令，计算压缩机重要部件的累计低周疲劳寿命损耗E_lij，累计扭振疲劳寿命损耗D_lnij，平均寿命损耗速率e_ijk，低周疲劳下的剩余寿命P_sijk1，低周疲劳下和扭振疲劳共同作用下的剩余寿命P_sijk2，计算结果送到数据库服务器，供网页服务器调用；

2、数据库服务器存放四类服务器：

第一类数据为压缩机的在线监测数据，包括：油泵油压，转子转速，轴位移，轴跳动，轴承温度，密封组件温度，入口气阀气压、入口气阀温度，出口气阀气压、出口气阀温度，中冷器水压及温度，内缸金属温度，管道及壁温测点值，机组功率，油面温升；第二类数据为压缩机的基本正常运行参数的累计变动；第三类数据为压缩机的重要部件的损耗的计算结果，包括多台压缩机重要部件的累计低周疲劳寿命损耗E_lij，累计扭振疲劳寿命损耗D_lnij，平均寿命损耗速率e_ijk，应用于指导压缩机的优化运行；第四类数据为压缩机的重要部件的剩余检修时间的计算结果，包括压缩机组重要部件在低周疲劳下的剩余寿命P_sijk1，在低周疲劳下和扭振疲劳共同作用下的剩余寿命P_sijk2，应用于指导压缩机重要部件的优化检修措施。

3、外部系统的接口功能是把压缩机数据采集系统的测点数据存入数据库，包括：油泵油压，转子转速，轴位移，轴跳动，轴承温度，密封组件温度，入口气阀气压、入口气阀温度，出口气阀气压、出口气阀温度，中冷器水压及温度，内缸金属温度，管道及壁温测点值，机组功率，油面温升。

4、多台压缩机组的重要部件的主动检修结果，在网页服务器上具有三个功能：

一是每隔Δm＝1天定期向数据库服务器输入压缩机的基本运行参数，包括：压缩机组的累计运行小时数H；累计非稳态启动运行次数n，每次巡查及检修结束时的各项压缩机运行基本参数；二是按照浏览器端技术人员发出的请求，通过调用数据库服务器中多台压缩机组的多个重要部件的累计低周疲劳寿命损耗和累计扭振疲劳寿命损耗的计算结果，在网页服务器上形成多台压缩机组的多个重要部件的累计低周疲劳寿命损耗和累计扭振疲劳寿命损耗的计算结果页面，返回给浏览器端用户，指导压缩机的优化运行建议，确保合理使用压缩机组的剩余寿命；

三是按照浏览器端技术人员发出的请求，通过调用数据服务器中多台压缩机组的多个重要部件的剩余寿命，指导压缩机组的优化检修，合理安排多台压缩机组的多个重要部件的计划检修周期和计划检修项目，确保多台压缩机组的安全运行。

5、用户端浏览器的功能是查看不同编号压缩机组不同重要部件的寿命管理的计算结果以及运行和设备检修的建议。

本发明的优点是实现了多台压缩机关键部件主动状态检修在线管理，达到了使用一套主动状态检修管理系统管理煤化工企业多台压缩机主动状态检修和压缩机关键部件寿命的技术效果。采用本发明提供的煤化工压缩机检修管理系统及寿命管理方法，可以在线计算多台压缩机组的多个重要部件的累计低周疲劳寿命损耗和累计扭振疲劳寿命损耗，用来指导压缩机的优化运行；也可以在线计算多台压缩机组的多个重要部件的剩余寿命，指导压缩机组的优化检修，以便使多台压缩机的主要部件的寿命和状态处于受控状态，为煤化工企业多台压缩机的正常运行提供技术支持。

附图说明

图1为本发明所采用压缩机重要部件主动状态检修管理系统的方框图；

图2为本发明压缩机重要部件主动状态检修管理系统所采用方法的流程图；

图3为本发明压缩机重要部件剩余寿命在线管理系统的计算机软件框图.

具体实施方式

如图1所示，多台压缩机组重要部件主动状态检修管理系统由计算/应用服务器，数据库服务器，网页服务器，用户端浏览器，外部系统接口和压缩机数据采集系统组成。网页服务器分别与计算/应用服务器，数据库服务器，用户端浏览器相连接，计算/应用服务器与数据库服务器连接，数据库服务器通过外部系统接口与压缩机数据采集系统相连接。

如图2所示，为本发明提供方法的流程图。如图3所示，为本发明采用的c语言编写的关于煤化工压缩机重要部件剩余寿命分析软件框图，该软件安装在计算/应用服务器上，适用于多台压缩机重要部件的主动状态检修及寿命管理。以下结合附图和实例对本发明作进一步说明。

对于两台某型号压缩机，其主要参数分别为

#1：容积流量：155000Nm³/h，压缩机功率：13780kw

#2：容积流量：4926Nm³/h，压缩机功率：3166kw

采用图1所示的主动状态状态检修管理系统，采用如图2所示的本发明提供方法的流程图和图3所示的煤化工压缩机主动状态检修分析软件。

第一步：每隔Δt＝60min，通过外部系统接口把#1，#2两台压缩机组的测点数据通过压缩机数据采集系统存入数据库服务器中；

第二步：在线读取数据库服务器中的测点数据，使用煤化工压缩机主要部件主动状态检修分析软件，这两台机组运行到2010年9月5日24时，计算压缩机重要部件的累计低周疲劳寿命损耗E_lij，累计扭振疲劳寿命损耗D_lnij，平均寿命损耗速率e_ijk，低周疲劳下的剩余寿命P_sijk1，低周疲劳下和扭振疲劳共同作用下的剩余寿命P_sijk2，其中累计低周疲劳寿命损耗E_lij，累计扭振疲劳寿命损耗D_lnij参看表1，主要部件的剩余寿命参看表2.

表1

从表1中可知#1压缩机，E_lij＞15％，D_lnij≤15％，而#2压缩机，E_lij≤15％，D_lnij＞15％，从延长使用寿命的观点出发，，推荐#1压缩机可调整负荷运行，减少非稳态运行，而#2压缩机保持稳定负荷运行，可参与非稳态运行。

表2

序号	压缩机组编号	主要部件名称	剩余寿命(年)
				1	1	曲轴	16.5
2	1	压缩机转子	12.3
				3	1	轴承	1.5
4	1	密封组件	2.1
				5	2	曲轴	34.2
6	2	压缩机转子	9.1
				7	2	轴承	3.1
8	2	密封组件	4.3

根据表2中的数据可知，优先安排#1压缩机组的轴承部件的大修，其它机组重要部件按照工厂内部检修标准安排大修计划。

采用本发明提供的多台压缩机组重要部件主动状态检修管理系统及寿命管理办法，可以在线计算这两台压缩机组的多个重要部件的累计低周疲劳寿命损耗和累计扭振疲劳寿命损耗，用来指导压缩机的优化运行；也可以在线计算多台压缩机组的多个重要部件的剩余寿命，指导压缩机组的优化检修，使两台压缩机的主要部件的寿命和状态处于受控状态。根据这两台压缩机组的多个重要部件的寿命管理结果采取运行控制措施并安排计划检修，既可确保这两台压缩机组的重要部件安全运行，又可以合理使用其剩余寿命，实现了使用一套主动状态检修管理系统管理两台压缩机重要部件寿命和主动状态检修的技术效果。

Claims (3)

1.一种煤化工压缩机重要部件主动状态检修在线管理系统，其特征在于由计算/应用服务器，数据库服务器，网页服务器，用户端浏览器，外部系统接口和压缩机数据采集系统组成。网页服务器分别与计算/应用服务器，数据库服务器，用户端浏览器相连接，计算/应用服务器与数据库服务器连接，数据库服务器通过外部系统接口与压缩机数据采集系统相连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤化工压缩机主动状态检修管理系统，其特征在于，所述的压缩机数据采集系统及参数测点为油泵油压，转子转速，轴位移，轴跳动，轴承温度，密封组件温度，入口气阀气压、入口气阀温度，出口气阀气压、出口气阀温度，中冷器水压及温度，内缸金属温度，管道及壁温测点值，机组功率，油面温升。

3.根据权利要求1所述的一种煤化工压缩机重要部件的寿命的在线管理方法，其特征在于，采用C语言编写的关于煤化工压缩机重要部件的寿命分析软件运行在数据库服务器上，应用于煤化工压缩机重要部件寿命的在线管理上，其管理方法为：

第一步：存入在线监测数据

通过外部系统接口，每隔Δt＝60min把压缩机数据采集系统在线采集的与压缩机运行及寿命有关的测点数据存入数据库服务器；

第二步，在线计算多台压缩机各部件工况状态运行状况

应用安装在数据库服务器上的综合统计分析软件，采用神经模拟算法在线评估压缩机各主要部件运行工况及寿命情况，主要分为：

1.计算多台压缩机重要部件的累计低周疲劳寿命损耗E_lij

其计算公式为：E_lij＝E_lij0+E_flij

其中E_lij0为本次非稳态过程前第i台压缩机的j重要部件累计低周疲劳寿命损耗，E_flij为在非稳态过程第i台压缩机的j重要部件累计低周疲劳寿命损耗

2.计算压缩机组重要部件累计扭振疲劳寿命损耗D_inij

其计算公式为：D_lnij＝∑N_ijx/D_lijx

其中N_ijx为在线监测到的不同扭振应力τ_x的扭振信号

D_lijx为资料和实际经验中得出的第i台压缩机的j重要部件的对应不同扭振应力τ_x的扭振疲劳寿命

3.计算压缩机组重要部件的平均寿命损耗速率e_ijk

其公式为：e_ijk＝1/y_ijk×100％

其中y_ijk为第i台压缩机的j重要部件的设计寿命(年)

4.计算压缩机组重要部件在低周疲劳下的剩余寿命P_sijk1

P_sijk1＝T-E_lij/e_ijk

其中T为压缩机重要部件的总寿命的损耗的指标值，根据实际经验，定义T∈{80％，100％}

5.计算压缩机组重要部件在低周疲劳下和扭振疲劳共同作用下的剩余寿命P_sijk2

P_sijk2＝T-E_lij-D_lnij/e_ijk

第三布，提出压缩机优化运行操作建议

根据多台压缩机的重要部件的累计低周疲劳寿命损耗和累计扭振疲劳寿命损耗的计算结果，推荐的优化运行操作建议为：

1.对于累计低周疲劳寿命损耗比较大(E_lij＞15％)，而累计扭振疲劳寿命损耗比较小(D_lnij≤15％)的压缩机组，建议的运行措施是可调整负荷运行，减少非稳态运行，以延长此类压缩机组的使用寿命；

2.对于累计低周疲劳寿命损耗比较大(E_lij≤15％)，而累计扭振疲劳寿命损耗比较小(D_lnij＞15％)的压缩机组，建议的运行措施是保持稳定负荷运行，可参与非稳态运行，以延长此类压缩机组的使用寿命；

第四步，提出压缩机的优化检修措施

根据存储在数据库中信息管理系统(MIS)的压缩机的标准运行数据以及对压缩机各主要部件的评估情况，提出优化运行建议，分为：

1.当P_sijk＜1年，建议年内安排大修，并加强维护，增强巡检；

2.当1年≤P_sijk≤4.5年，建议1年后但4年内安排计划大修；

3.当4.5年≤P_sijk≤9年，建议在以后的大修中，进行探伤检测及老化鉴定试验；

4.当P_sijk＞9年时，建议按照工厂内部检修标准安排机组的大修计划

第五步，打印结果

输出并打印压缩机的工况运行情况及评估结果以及所提出的压缩机的优化检修建议，和检修优化措施。

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