CN111275311B - 干气密封故障诊断及失效分析方法、系统及计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及干气密封故障诊断及失效分析方法、系统及计算机存储介质，方法包括，监测干气密封装置一级密封泄漏气的压力和流量的变化趋势，并根据该趋势进一步分析输出可能存在的故障或失效原因。与现有技术相比，对于干气密封故障诊断及失效分析不再仅仅局限于密封端面的运行状态的考虑，解决了现有技术故障失效诊断分析单一、滞后性大的问题，能够更有效地帮助实现设备的管理和维护，提高设备的可靠。
Description
技术领域
本发明涉及干气密封领域，特别是涉及干气密封故障诊断及失效分析方法、系统及计算机存储介质。
背景技术
现代工业中的机械设备已经非常精密，但对于管道及压力容器等设备依然存在着泄漏的问题。泄漏轻则造成能源浪费、物料流失、环境污染，重则酿成火灾、引起爆炸、甚至直接危及人身安全。密封是防止泄漏的有效设备，在石油化工领域，90％以上的炼油化工设备都使用了密封设备，尤其是干气密封因其高可靠性和长寿命等优点被广泛应用于石化等领域。由此可见，干气密封技术在现代工业中起着越来越重要的作用。
目前对于干气密封的维护主要采用失效检修和定期维护，其中失效检修是指对密封的泄漏率进行监测，一旦泄漏率超标，便对设备进行停机检查，并更换其故障零件；而定期维护是指根据设计和使用经验，对干气密封进行定期的检查和维护，并当设备到达可靠寿命之时，无论其是否失效，均进行整体更换。这种管理维护方式虽然简单，但缺点也显而易见。对于大多数剧毒或者具有易燃易爆特性的被密封介质，其泄漏率必须被严格控制，密封工作期间不允许失效，因此失效检修并不可靠；而对于定期维护，由于密封件结构复杂，设备失效的故障因子较多，导致密封在正常寿命期间存在随机性失效，因此维护中往往出现维护过剩或维护不足的情况。而一些特殊工作环境下的密封设备，其零部件拆卸极为不便，不仅需停工整个装置，而且还需配备专门的拆卸工具和工程人员，维护代价可想而知。
由此可见，传统的维护方式具有盲目性大、可靠性低、维护频率高和维护成本高等缺点。对于作为石化工业最关键设备之一的压缩机，其轴端干气密封运行状态直接影响着其工作的稳定性和可靠性。要提高整个系统运行的可靠性，须对密封的维护和管理方式进行改善升级，以适应现代化工业发展的潮流。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种干气密封故障及失效分析方法，具有能够更有效地帮助实现干气密封设备维护和管理的特点。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种干气密封故障诊断及失效分析方法，方法包括，监测干气密封装置一级密封泄漏气的压力和流量的变化趋势，并根据该趋势进一步分析输出可能存在的故障或失效原因。
通过采用上述技术方案，对于干气密封故障诊断及失效分析不再仅仅局限于密封端面的运行状态的考虑，解决了现有技术故障失效诊断分析单一、滞后性大的问题，能够更有效地帮助实现设备的管理和维护，提高设备的可靠性。
进一步地，如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力和流量均升高，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果：
判断方法101，判断第一设置时间阈值Δt1内是否二级密封腔进气量增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出二级密封腔进气量增加导致一级密封泄漏气流量升高的提示；
判断方法102，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组进口压力增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力及流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出机组升压引起一级密封泄漏气泄漏量升高的提示，或不输出提示；
判断方法103，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组转速增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出机组升速引起一级密封泄漏气泄漏量升高的提示，或不输出提示；
判断方法105，判断第一设置时间阈值Δt1内是否一级密封泄漏气的泄漏量突增，且突增的时间点与振动频率变大的时间点一致，如果是，则输出机组中振动超标导致一级密封泄漏气泄漏异常的提示；
判断方法106，判断第一设置时间阈值Δt1内是否仅一级密封泄漏气泄漏量突增，如果是，则输出反压导致密封失效，泄漏量超标，需停机更换密封的提示；
判断方法107，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度小于第一设置变化幅度阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出端面磨损引起泄漏量异常，建议更换密封的提示；
判断方法108，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度小于第二设置变化幅度阈值，且大于等于第一设置变化幅度阈值小于第二设置变化幅度阈值的次数大于等于设置的第一频次阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出端面轻微带液引起泄漏量异常的提示；
判断方法109，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度大于等于第二设置变化幅度阈值的次数小于设置的第二频次阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出端面大量带液引起泄漏量异常的提示；
判断方法110，判断第一设置时间阈值Δt1内是否机组轴位移变大，且变大的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点一致，如果是，则输出静环辅助密封圈卡滞，请注意密封气清洁程度，确保无杂质进入的提示；
判断方法111，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度小于第二设置变化幅度阈值，且大于等于第一设置变化幅度阈值小于第二设置变化幅度阈值的次数小于设置的第一频次阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出静环辅助密封圈磨损，请注意密封气清洁程度，确保无杂质进入的提示；
判断方法112，判断是否第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的泄漏量急剧变化，且机组振动频率大于设置振动频率阈值，且停止后静态下泄漏量大于设定泄漏量阈值，如果是，则输出端面破碎导致干气密封联锁，及时更换密封的提示；
判断方法113，判断第一设置时间阈值Δt1内是否一级密封泄漏气的泄漏量急剧变化，且停机后静态下泄漏量大于设定泄漏量阈值，且其余参数无变化，如果是，则输出静态辅助密封圈失效的提示；
其中，变化幅度＝(峰值-平均值)/平均值；增长率＝(任意时刻的值-起点值)/起点值；所述突增是指泄漏量的增长率大于等于参考流量的3倍的标准方差；所述第二设置变化幅度阈值大于第一设置变化幅度阈值；所述急剧变化是指泄漏量的增长率大于等于50％。
进一步地，还包括判断方法104，判断第一设置阈值时间Δt1内是否干气密封装置一级密封泄漏气的出口温度增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出机组中分面泄漏导致一级密封泄漏气泄漏异常的提示。
进一步地，如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力升高且流量降低，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果：
判断方法201，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气压力增长幅度大于设置压力增长幅度阈值，且流量降低幅度大于设置流量降低幅度阈值，如果是，则输出火炬背压升高，或泄漏气管路堵塞，或泄漏气管路上单向阀失效引起干气密封泄漏异常的提示。
进一步地，如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力降低且流量升高，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果：
作为其中一种判断方法301，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气压力降低幅度大于设置压力降低幅度阈值，且流量增大幅度大于设置流量增大幅度阈值，如果是，则输出火炬背压降低，或人为操作阀门引起干气密封泄漏异常的提示。
进一步地，如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力和流量均降低，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果：
判断方法401，判断第一设置时间阈值Δt1内是否二级密封腔进气量降低，且变化的时间点与一级密封泄漏气的压力和流量降低的时间点一致，如果是，则输出二级密封进气量降低导致一级密封泄漏气流量降低的提示；
判断方法402，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组进口压力降低，且降低的时间点与一级密封泄漏气的压力及流量降低的时间点一致，如果是，则输出机组降压引起一级密封泄漏气泄漏量降低的提示，或不输出提示；
判断方法403，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组转速降低，且降低的时间点与一级密封泄漏气的压力和流量降低的时间点一致，如果是，则输出机组降速引起一级密封泄漏气泄漏量降低的提示，或不输出提示；
判断方法404，输出机组密封泄漏量异常的原因可能是二级密封故障引起，二级密封端面有可能带液、磨损或卡滞的提示。
进一步地，所述第一设置阈值时间Δt1取3min-15min。
进一步地，所述第二设置阈值时间Δt2＝Δt1/10；所述第三设置阈值时间Δt3＝6Δt1。
本发明的第二目的是提供一种干气密封故障及失效分析系统，具有能够更有效地帮助实现干气密封设备维护和管理的特点。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种干气密封故障诊断及失效分析系统，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有能够被处理器加载并执行上述任一种方法的计算机程序。
本发明的第一目的是提供一种计算机存储介质，具有能够存储执行上述方法的程序，以助于更有效地帮助实现干气密封设备维护和管理的特点。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种计算机存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种方法的计算机程序。
综上所述，本发明技术方案与现有技术相比，解决了现有技术故障失效诊断分析单一、滞后性大的问题，更有效地帮助实现了干气密封设备的维护和管理。
附图说明
图1为本发明其中一实施例中基于的部分干气密封监测系统示意图。
图2为本发明其中一实施例中的干气密封故障诊断及失效分析系统失效判定规则设置模块示意图。
图中，1、一级密封气进气管；2、一级密封气干燥器；3、一级密封气过滤器；4、一级密封气输送管；5、压缩机；6、平衡管；7、一级密封腔；8、二级密封腔；9、隔离密封腔；10、二级密封气进气管；11、二级密封气过滤器；12、第一二级密封气输送管；13、第二二级密封气输送管；14、一级密封气泄漏管；15、第一压差测量管；16、第二压差测量管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
预知性维修是符合现代工业发展潮流的设备管理和维护方式，主要通过对设备进行连续或定期的监测来发现设备运行中的潜在隐患，从而根据设备的健康状况来安排维修。
预知性维修主要包含监测和识别两个关键技术。对干气密封而言，监测须在线进行，主要利用现代测试技术对密封工作时的相关信息进行数据采集。这些数据直接或间接地反映干气密封的状态参数。识别是指在信号分析的基础上，对干气密封进行故障诊断，并基于其性能退化曲线，实现设备的健康评估和寿命预测。对于诊断和预测，预知性维修显然更看重后者，但诊断是预测的前提。只有在对干气密封的失效模式和故障机理之间进行深入研究的基础上，才能拟合出可靠的性能退化曲线，从而保障预测结果的准确性。进一步地，在得知干气密封当前的性能状态和剩余寿命后，便可合理调整其维修计划和配货方案，从而延长密封设备的使用寿命，避免密封失效带来的生产损失。由此可见，基于监测和评估技术的预知性维修，具有自主性强、针对性好、可靠性高和维护成本低等优点；同时在管理和维护过程中大大减少了非计划性停机的次数，因此能有效提升企业的生产效率。为了实现预知性维修，首先要掌握设备的运行状态，这就离不开对密封设备进行实时在线状态检测。干气密封状态监测(Dry Gas Seal Condition Monitoring)的目的在于掌握密封设备发生故障之前的异常征兆与劣化信息，以便事前采取针对性措施控制和防止故障的发生，从而减少故障停机时间与因停机而造成的损失，降低维修费用和提高设备有效利用率。对于在使用状态下的设备进行不停机或在线监测，能够确切掌握设备的实际特性有助于判定需要修复或更换的零部件和元器件，充分利用设备和零件的潜力，避免过剩维修，节约维修费用，减少停机损失。
本发明就干气密封状态监测系统实现了干气密封故障诊断及实现分析，其中对于干气密封监测系统，如图1所示，包括设置于一级密封气泄漏管14内的流量传感器(在图中用F表示)和压力传感器(在图中用P表示)。
根据本发明提供的一种干气密封故障诊断及失效分析方法，方法包括，监测干气密封装置一级密封泄漏气的压力和流量的变化趋势，并根据该趋势进一步分析输出可能存在的故障或失效原因。
通过采用上述技术方案，对于干气密封故障诊断及失效分析不再仅仅局限于密封端面的运行状态的考虑，解决了现有技术故障失效诊断分析单一、滞后性大的问题，能够更有效地帮助实现设备的管理和维护，提高设备的可靠性。
作为本发明的一种实施方式，如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力和流量均升高，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果。第一设置时间阈值Δt1是一个从某一时刻开始的连续的时间段，这里值得注意的时，这里的升高，不一定是一个持续升高的过程，如果从某一时刻开始，连续的Δt1时间内一级密封泄漏气的压力均比设置的参考压力高，且流量均比设置的参考流量高，则属于第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力和流量均升高，从而根据以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果。其中，参考压力可以是一个参考压力范围的上限，也可以是一个固定参考压力；同样，参考流量可以是一个参考流量范围的上限，也可以是一个固定参考流量。
其中，Δt1通常取3min-15min，具体取值，可根据干气密封装置机组的转速来确定，转速越大，取值越大，转速越小，取值越小。在本发明的以下实施例中，以Δt1＝10min为例进行具体说明。
作为其中一种判断方法101，判断第一设置时间阈值Δt1内是否二级密封腔进气量增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出二级密封腔进气量增加导致一级密封泄漏气流量升高的提示。
如图1所示，干气密封监测系统还包括设置于第一二级密封气输送管12内的流量传感器，所述第一二级密封气输送管12用于输送二级密封气到二级密封腔8。当二级密封腔8的进气量增加时，一级密封泄漏气的压力和流量会升高，因此，可以判断一级密封泄漏气的压力和流量升高的同时，二级密封腔的进气量是否增加，且增加的时间点和趋势是否一致，如果一致则说明一级密封泄漏气的流量和压力升高的原因可能是二级密封腔进气量的增加导致的，因此，此时输出二级密封腔进气量增加导致一级密封泄漏气流量升高的提示，具体提示的文字内容可以根据需求进行设置，如直接设置为“二级密封腔进气量增加导致一级密封泄漏气流量升高”，也可以设置为“一级密封泄漏气流量和压力升高，原因可能是二级密封腔进气量增加，请核实”等。
这里值得注意的是，本文中，增加的时间点一致并不是指在同一时刻。由于因果的前后，在时刻精确到秒甚至毫秒时，肯定是原因在前，例如二级密封腔进气量增加在前，然后结果在后，例如一级密封泄漏气的压力和流量均升高在后，这里的时间点一致是一个基本或大致一致的情况，这里的基本或大致一致的情况，本领域技术人员能够获悉。
作为其中一种判断方法102，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组进口压力增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力及流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出机组升压引起一级密封泄漏气泄漏量升高的提示，或不输出提示。
干气密封监测系统还包括设置于压缩机5工艺介质入口的压力传感器(图1中未示出该压力传感器)。对于机组升压引起的一级密封泄漏气泄漏量升高的情况，可以输出提示以供参考，也可不输出提示，具体提示的文字内容可以根据需求进行设置，如输出“机组升压引起泄漏量变化”或“机组工况变化，一级密封泄漏量变化”的提示文字。
作为其中一种判断方法103，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组转速增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出机组升速引起一级密封泄漏气泄漏量升高的提示，或不输出提示。
干气密封监测系统还包括设置于干气密封装置的轴承附件的转速传感器(图1中未示出该转速传感器)。对于干气密封装置机组转速引起的一级密封泄漏气泄漏量升高的情况，可以输出提示以供参考，也可不输出提示，具体提示的文字内容可以根据需求进行设置，如输出“机组升速引起泄漏量变化”或“机组工况变化，一级密封泄漏量变化”的提示文字。
作为其中一种判断方法104，判断第一设置阈值时间Δt1内是否干气密封装置一级密封泄漏气的出口温度增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出机组中分面泄漏导致一级密封泄漏气泄漏异常的提示。
如图1所示，干气密封监测装置还包括设置于一级密封气泄漏管14内靠近二级密封腔8泄漏气出口的温度传感器(在图中用T表示)。在该故障判断方案中，加入了温度变化造成的影响，如果是温度变化引起的，则需要进一步找出温度变化的原因，这里根据实际情况输出机组中分面泄漏导致一级密封泄漏气泄漏异常的提示，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，如可以输出“机组中分面泄漏导致一级密封泄漏气泄漏异常，可进一步拧紧大盖螺栓”的提示，从而进一步给出维护方法。这里需要注意的是，并不是所有的干气密封装置都需要该判断方法，这里的故障情况只是水平剖分机组独有的现象，非水平剖分机组可不考虑该判断条件。
作为其中一种判断方法105，判断第一设置时间阈值Δt1内是否一级密封泄漏气的泄漏量突增，且突增的时间点与振动频率变大的时间点一致，如果是，则输出机组中振动超标导致一级密封泄漏气泄漏异常的提示；所述突增是指泄漏量的增长率大于等于参考流量的3倍的标准方差。
干气密封监测装置还包括设置于干气密封装置的轴承附近的振动传感器(在图1中未示出)。在该故障判断方案中，加入了机组机械振动造成的影响，如果是机组振动频率变大引起的，则需要进一步找出振动频率变大的原因，这里根据实际情况输出机组振动超标导致一级密封泄漏气泄漏异常的提示，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，如可以输出“机组振动超标导致一级密封泄漏异常，请核查原因”的提示，从而进一步给出维护方法。
标准方差的计算公式为：
其中，
i表示序号，为除0以外的自然数，Xi表示第i个实际值，n表示实际值的个数。
作为其中一种判断方法106，判断第一设置时间阈值Δt1内是否仅一级密封泄漏气泄漏量突增，如果是，则输出反压导致密封失效，泄漏量超标，需停机更换密封的提示；所述突增是指泄漏量的增长率大于等于参考流量的3倍的标准方差。
如果只是泄漏量突增，而其他无异常，则存在反压导致密封失效，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，从而进一步给出维护方法。
作为其中一种判断方法107，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度小于第一设置变化幅度阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出端面磨损引起泄漏量异常，建议更换密封的提示。
其中，变化幅度＝(峰值-平均值)/平均值；增长率＝(任意时刻的值-起点值)/起点值。
应该注意的是，Δt2是Δt1内的任意一段时间，判断这任意一段时间内的一级密封泄漏气泄漏量变化幅度是否小于第一设置变化幅度阈值；Δt3是从Δt1的第一时刻开始算起，判断泄漏量的增长率是否大于第一设置增长率阈值；当两个条件都满足时，则输出提示，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，比如输出“端面磨损引起泄漏量异常，如条件合适，建议更换密封”的提示，从而进一步给出维护方法。对于Δt2的取值，可以取Δt2＝Δt1/10,也可以取其他小于Δt1的值，这里需要说明的是Δt2相对于Δt1是一个微观上的概念，即判断短时间内是否波动平稳。对于Δt3的取值，可以取Δt3＝6Δt1，也可以取其他大于Δt1的值，这里需要说明的是Δt3相对于Δt1是一个宏观上的概念，即判断长时间是否缓慢增长。对于第一设置变化幅度阈值可以取值0.8％-2％，在本发明的具体实施例中，取1％；对于第一设置增长率阈值可以取值7％-9％，在本发明的具体实施例中，取8％。
作为其中一种判断方法108，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度小于第二设置变化幅度阈值，且大于等于第一设置变化幅度阈值小于第二设置变化幅度阈值的次数大于等于设置的第一频次阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出端面轻微带液引起泄漏量异常的提示；所述第二设置变化幅度阈值大于第一设置变化幅度阈值。
当三个条件都满足时，则输出提示，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，比如输出“端面轻微带液引起泄漏量异常，请检查聚结器和过滤器滤芯和排凝情况，以及一级密封气温度是否达到设计要求”的提示，从而进一步给出维护方法。其中，第二设置变化幅度阈值可以取值2.2％-3％，在本发明的具体实施例中，取2.5％；第一频次阈值根据需求设定，在本发明的具体实施例中，设定为5。
作为其中一种判断方法109，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度大于等于第二设置变化幅度阈值的次数小于设置的第二频次阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出端面大量带液引起泄漏量异常的提示；所述第二设置变化幅度阈值大于第一设置变化幅度阈值。
当两个条件都满足时，则输出提示，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，比如输出“端面大量带液引起泄漏量异常，请检查聚结器和过滤器滤芯和排凝情况，以及一级密封气温度是否达到设计要求，建议停车更换密封”的提示，从而进一步给出维护方法。其中，第二频次阈值根据需求设定，在本发明的具体实施例中，设定为5。
作为其中一种判断方法110，判断第一设置时间阈值Δt1内是否机组轴位移变大，且变大的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点一致，如果是，则输出静环辅助密封圈卡滞，请注意密封气清洁程度，确保无杂质进入的提示。
干气密封监测装置还包括设置于干气密封装置的轴承附近的位移传感器(在图1中未示出)。在该故障判断方案中，加入了静环辅助密封圈卡滞造成的影响，如果是静环辅助密封圈卡滞引起的，则需要进一步找出卡滞的原因，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，如可以输出“干气密封泄漏波动的原因可能是静环辅助密封圈卡滞，请注意密封气清洁程度，确保无杂质进入干气密封装置”的提示，从而进一步给出维护方法。
作为其中一种判断方法111，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度小于第二设置变化幅度阈值，且大于等于第一设置变化幅度阈值小于第二设置变化幅度阈值的次数小于设置的第一频次阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出静环辅助密封圈磨损，请注意密封气清洁程度，确保无杂质进入的提示；所述第二设置变化幅度阈值大于第一设置变化幅度阈值。
当三个条件都满足时，则输出提示，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，比如输出“静环辅助密封圈磨损，请注意密封气清洁程度，确保无杂质进入的提示”的提示，从而进一步给出维护方法。
作为其中一种判断方法112，判断是否第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的泄漏量急剧变化，且机组振动频率大于设置振动频率阈值，且停止后静态下泄漏量大于设定泄漏量阈值，如果是，则输出端面破碎导致干气密封联锁，及时更换密封的提示；所述急剧变化是指泄漏量的增长率大于等于50％。
当三个条件都满足时，则输出提示，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，比如输出“端面破碎导致干气密封联锁，及时更换密封”的提示，从而进一步给出维护方法。
作为其中一种判断方法113，判断第一设置时间阈值Δt1内是否一级密封泄漏气的泄漏量急剧变化，且停机后静态下泄漏量大于设定泄漏量阈值，且其余参数无变化，如果是，则输出静态辅助密封圈失效的提示；所述急剧变化是指泄漏量的增长率大于等于50％。
当三个条件都满足时，则输出提示，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，比如输出“干气密封泄漏量异常的原因可能是静态辅助密封圈失效所致”的提示，从而进一步给出维护方法。
需要说明的是，以上判断方法101到113，并无先后顺序的区分，作为较佳的实施例，如果包括两个以上上述判断方法，需要区分先后顺序时，可按照需要的顺序进行区分。
作为本发明中的一种实施方式，如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力升高且流量降低，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果，
作为其中一种判断方法201，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气压力增长幅度大于设置压力增长幅度阈值，且流量降低幅度大于设置流量降低幅度阈值，如果是，则输出火炬背压升高，或泄漏气管路堵塞，或泄漏气管路上单向阀失效引起干气密封泄漏异常的提示。
对于设置压力增长幅度阈值可以取值9％-11％，在本发明的具体实施例中，取10％；对于设置流量降低幅度阈值可以取值9％-11％，在本发明的具体实施例中，取10％。当两个条件都满足时，则输出提示，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，比如输出“干气密封泄漏量异常的原因可能是火炬背压升高，或泄漏气管路堵塞，或泄漏气管路上单向阀失效引起，请排查原因并解决”的提示，从而进一步给出维护方法。
作为本发明的一种实施方式，如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力降低且流量升高，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果。
作为其中一种判断方法301，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气压力降低幅度大于设置压力降低幅度阈值，且流量增大幅度大于设置流量增大幅度阈值，如果是，则输出火炬背压降低，或人为操作阀门引起干气密封泄漏异常的提示。
对于设置压力降低幅度阈值可以取值4.2％-5.8％，在本发明的具体实施例中，取5％；对于设置流量增大幅度阈值可以取值9％-11％，在本发明的具体实施例中，取10％。当两个条件都满足时，则输出提示，具体提示的文字的内容可根据需求进行设置，比如输出“干气密封泄漏量异常的原因可能是火炬背压降低，或人为操作阀门引起干气密封泄漏异常，如密封泄漏量随即恢复正常，无需采取任何措施”的提示，从而进一步给出维护方法。
作为本发明的一种实施方式，如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力和流量均降低，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果。
作为其中一种判断方法401，判断第一设置时间阈值Δt1内是否二级密封腔进气量降低，且变化的时间点与一级密封泄漏气的压力和流量降低的时间点一致，如果是，则输出二级密封进气量降低导致一级密封泄漏气流量降低的提示。
具体提示的文字内容可以根据需求进行设置，如直接设置为“二级密封腔进气量降低导致一级密封泄漏气流量降低”，也可以设置为“二级进气量减少，导致一级泄漏气流量降低，请核查原因”等。
作为其中一种判断方法402，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组进口压力降低，且降低的时间点与一级密封泄漏气的压力及流量降低的时间点一致，如果是，则输出机组降压引起一级密封泄漏气泄漏量降低的提示，或不输出提示。
对于机组降压引起的一级密封泄漏气泄漏量降低的情况，可以输出提示以供参考，也可不输出提示，具体提示的文字内容可以根据需求进行设置，如输出“机组降压引起泄漏量变化”的提示文字。
作为其中一种判断方法403，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组转速降低，且降低的时间点与一级密封泄漏气的压力和流量降低的时间点一致，如果是，则输出机组降速引起一级密封泄漏气泄漏量降低的提示，或不输出提示。
对于干气密封装置机组转速引起的一级密封泄漏气泄漏量升高的情况，可以输出提示以供参考，也可不输出提示，具体提示的文字内容可以根据需求进行设置，如输出“机组降速引起泄漏量变化”的提示文字。
作为其中一种判断方法404，输出机组密封泄漏量异常的原因可能是二级密封故障引起，二级密封端面有可能带液、磨损或卡滞的提示。
具体提示的文字内容可以根据需求进行设置，如输出“机组密封泄漏量异常的原因可能是二级密封故障引起，二级密封端面有可能带液、磨损或卡滞，请检查二级密封气过滤器情况及机组排凝口是否有油污积聚”的提示文字，从而进一步给出维护方法。
需要说明的是，以上判断方法401到403，并无先后顺序的区分，作为较佳的实施例，如果包括两个以上上述判断方法，需要区分先后顺序时，可按照需要的顺序进行区分。如果判断方法中包括401到403中的任意一个以上时，判断方法404的顺序排在上述判断方法之后。
基于本发明方案，能够根据监测的信号反应密封运行状态、磨损程度及退化过程，根据发现的反应密封工作状态(端面接触状态、磨损程度、性能退化过程)的参量，寻找这些参量的变化过程和密封工作状态演绎过程之间的对应关系或映射逻辑，另一方面，尽可能实现对干气密封装置的故障诊断、健康评估及寿命预测，最终实现密封设备的预知性维修，转变密封产品的服务模式提升服务质量。
基于上述干气密封故障诊断及失效分析方法，本发明还提供了一种干气密封故障诊断及失效分析系统，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有能够被处理器加载并执行上述任一种方法的计算机程序。
如图2所示，干气密封故障诊断及失效分析系统失效判定规则设置模块，包括，
失效判定规则设置单元，用于增加和/或删除失效可能原因及对应的参数变化特征；
失效判定参数设置单元，用于设置判定参数特征的阈值或阈值范围；
数据选取与阈值设置单元，用于设置基于参数特征的比较条件；以及，
判定逻辑设置单元，用于设置判定条件逻辑，包括逻辑与和逻辑或。
通过采用上述方案，有利于对判定条件的灵活调整，适应不同的工况需求。
基于上述干气密封故障诊断及失效分析方法，本发明还提供了一种计算机存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种方法的计算机程序。
基于本发明方案的应用，一方面易用性更高，能够更高满足不同文化程度的人员快速上手的要求；第二方面，提供了干气密封系统的稳定性，稳定性能够更好满足自身设备的稳定运行，当干气密封系统出现异常状况时，能够更及时通知使用单位；第三方面，仅作为生产环境的监测，不干涉生产设的正常运行，符合厂区电气安全的要求。
Claims (9)
1.一种干气密封故障诊断及失效分析方法，方法包括，监测干气密封装置一级密封泄漏气的压力和流量的变化趋势，并根据该趋势进一步分析输出可能存在的故障或失效原因；
如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力升高且流量降低，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果：
判断方法201，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气压力增长幅度大于设置压力增长幅度阈值，且流量降低幅度大于设置流量降低幅度阈值，如果是，则输出火炬背压升高，或泄漏气管路堵塞，或泄漏气管路上单向阀失效引起干气密封泄漏异常的提示。
2.根据权利要求1所述的方法，如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力和流量均升高，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果：
判断方法101，判断第一设置时间阈值Δt1内是否二级密封腔进气量增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出二级密封腔进气量增加导致一级密封泄漏气流量升高的提示；
判断方法102，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组进口压力增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力及流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出机组升压引起一级密封泄漏气泄漏量升高的提示，或不输出提示；
判断方法103，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组转速增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出机组升速引起一级密封泄漏气泄漏量升高的提示，或不输出提示；
判断方法105，判断第一设置时间阈值Δt1内是否一级密封泄漏气的泄漏量突增，且突增的时间点与振动频率变大的时间点一致，如果是，则输出机组中振动超标导致一级密封泄漏气泄漏异常的提示；
判断方法106，判断第一设置时间阈值Δt1内是否仅一级密封泄漏气泄漏量突增，如果是，则输出反压导致密封失效，泄漏量超标，需停机更换密封的提示；
判断方法107，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度小于第一设置变化幅度阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出端面磨损引起泄漏量异常，建议更换密封的提示；
判断方法108，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度小于第二设置变化幅度阈值，且大于等于第一设置变化幅度阈值小于第二设置变化幅度阈值的次数大于等于设置的第一频次阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出端面轻微带液引起泄漏量异常的提示；
判断方法109，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度大于等于第二设置变化幅度阈值的次数小于设置的第二频次阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出端面大量带液引起泄漏量异常的提示；
判断方法110，判断第一设置时间阈值Δt1内是否机组轴位移变大，且变大的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点一致，如果是，则输出静环辅助密封圈卡滞，请注意密封气清洁程度，确保无杂质进入的提示；
判断方法111，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气泄漏量变化幅度小于第二设置变化幅度阈值，且大于等于第一设置变化幅度阈值小于第二设置变化幅度阈值的次数小于设置的第一频次阈值，且包括并大于第一设置时间阈值Δt1的第三设置时间阈值Δt3内泄漏量增长率大于第一设置增长率阈值，如果是，则输出静环辅助密封圈磨损，请注意密封气清洁程度，确保无杂质进入的提示；
判断方法112，判断是否第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的泄漏量急剧变化，且机组振动频率大于设置振动频率阈值，且停止后静态下泄漏量大于设定泄漏量阈值，如果是，则输出端面破碎导致干气密封联锁，及时更换密封的提示；
判断方法113，判断第一设置时间阈值Δt1内是否一级密封泄漏气的泄漏量急剧变化，且停机后静态下泄漏量大于设定泄漏量阈值，且其余参数无变化，如果是，则输出静态辅助密封圈失效的提示；
其中，变化幅度=（峰值-平均值）/平均值；增长率=（任意时刻的值-起点值）/起点值；所述突增是指泄漏量的增长率大于等于参考流量的3倍的标准方差；所述第二设置变化幅度阈值大于第一设置变化幅度阈值；所述急剧变化是指泄漏量的增长率大于等于50%。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括判断方法104，判断第一设置阈值时间Δt1内是否干气密封装置一级密封泄漏气的出口温度增加，且增加的时间点和趋势与一级密封泄漏气的压力和流量升高的时间点和趋势一致，如果是，则输出机组中分面泄漏导致一级密封泄漏气泄漏异常的提示。
4.根据权利要求1所述的方法，如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力降低且流量升高，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果：
判断方法301，判断是否第一设置时间阈值Δt1内的第二设置时间阈值Δt2内一级密封泄漏气压力降低幅度大于设置压力降低幅度阈值，且流量增大幅度大于设置流量增大幅度阈值，如果是，则输出火炬背压降低，或人为操作阀门引起干气密封泄漏异常的提示。
5.根据权利要求1所述的方法，如果第一设置时间阈值Δt1内一级密封泄漏气的压力和流量均降低，则根据包括以下判断方法中的至少一种进行判断，并输出结果：
判断方法401，判断第一设置时间阈值Δt1内是否二级密封腔进气量降低，且变化的时间点与一级密封泄漏气的压力和流量降低的时间点一致，如果是，则输出二级密封进气量降低导致一级密封泄漏气流量降低的提示；
判断方法402，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组进口压力降低，且降低的时间点与一级密封泄漏气的压力及流量降低的时间点一致，如果是，则输出机组降压引起一级密封泄漏气泄漏量降低的提示，或不输出提示；
判断方法403，判断第一设置时间阈值Δt1内是否干气密封装置机组转速降低，且降低的时间点与一级密封泄漏气的压力和流量降低的时间点一致，如果是，则输出机组降速引起一级密封泄漏气泄漏量降低的提示，或不输出提示；
判断方法404，输出机组密封泄漏量异常的原因可能是二级密封故障引起，二级密封端面有可能带液、磨损或卡滞的提示。
6.根据权利要求1到5之一所述的方法，所述第一设置阈值时间Δt1取3min-15min。
7.根据权利要求2所述的方法，所述第二设置时间阈值Δt2=Δt1/10；所述第三设置时间阈值Δt3=6Δt1。
8.一种干气密封故障诊断及失效分析系统，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有能够被处理器加载并执行权利要求1到7中任一种方法的计算机程序。
9.一种计算机存储介质，存储有能够被处理器加载并执行权利要求1到7中任一种方法的计算机程序。
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