1、 收稿日期：第一作者：徐宏（），男，本科，高级工程师，从事自动控制技术在空分装置及压缩机上的研究与应用。：在线状态监测系统在转动设备上的应用徐 宏，王鹏业，王恩毓（金川集团股份有限公司，甘肃 金昌）摘要：依托在线状态监测和分析系统平台，采用前期故障诊断、预防性检修以及评判设备运行性能等方式，对空分装置大型关键核心设备进行在线状态监测，实现空分装置中大型关键机组的长周期、安全和稳定运行，达到降低非计划停车频次的目标。以甘肃某集团公司动力厂 套空分装置中的关键核心设备为案例，详细介绍在线状态监测系统在空分装置上的构成及使用效果。关键词：大型关键机组；在线状态监测；故障诊断中图分类号：文章编号：（）
2、文献标识码：，（，）：，：；引言甘肃某集团公司动力厂现有 套连续运行的空分装置为冶金炉窑输送氧气、氮气。主空压机、增压机是空分装置的关键核心设备，一旦发生故障，会使整个空分装置停产，给企业造成巨额经济损失。因此如何保证机组安全、平稳地长周期运行是空分装置管理的关键。郝殿成和陈海宗以及万丽分别对等对大型转动设备在线监测系统的应用方面进行研究，水龙基于状态在线监测系统对双螺杆压缩机故障进行分析，李新杰对滚动轴承状态监测与早期故障诊断系统进行研究与设计，常文波使用状态在线监测技术对风机机组进行故障分析，徐乐对大型旋转实训设备运行状态监测及安全防范措施进行研究。为了解决这一问题，动力厂利用空分装置已配
3、套的美国 公司 系列振动监测保护仪，选用 公司最新专业数据分析软件 于 年 月完成了空分装置大型关键机组在线状态监测系统开发后投入使用。在线监测系统的构成及功能 系统构成甘肃某集团公司动力厂在线监测系统由 个中心服务器和 个振动监测保护仪组成，整套系统采用 架构进行设计与搭建。中心服务器主要负责存储运行机组历史数据，并以 方式向企业局域网发布机组运行信息。个振动监测保护仪分别负责采集 套空分装置关键机组实时振动数据，年第 期 工业仪表与自动化装置通过监测站专用的瞬态数据接口（）高速稳定地向中心服务器发送机组实时数据。另外，为了获得更多的与机组运行相关的生产运行过程数据，系统中心服务器采用 通信
4、方式与 套空分装置 系统交互，收集和存储、分析、诊断系统所需要的空分装置部分工艺生产参数及数据，丰富了机组监测与故障诊断的信息。为了保证整个系统内部网络安全稳定运行，在中心服务器上层配置 台硬防火墙，使系统内部网与外部网之间形成一种保护屏障。在线监测系统网络结构示意图如图 所示。图 在线监测系统网络结构示意图 系统功能（）机组启、停（瞬态）数据采集、分析和存储功能在大型运转机组升、降速时根据转速变化率采集相关数据，除存储振动向量外，还存储振动动态数据，工程师可根据动态数据绘制波形图、频谱图、轴心轨迹图、三维频谱图、波特图及极坐标图等，对设备升、降速的运行状态进行监测，发现问题及时处理，确保设备
5、长周期安全、稳定、经济地运行。在瞬态时，在线监测系统能以 的最小采样速率采集 的转速变化，对设备在启停过程中发生的故障做出准确判断。（）报警、危急识别和事故追忆功能在线监测系统具有超限和危急二级报警识别功能，并自动转入超限和危急采样、存储模式。存储振动故障的原始波形及动态信号，用以作详细的设备故障分析，及时捕获设备振动异常的原始信息，为查找设备故障提供非常有价值的数据。（）日常运行（稳态）数据采集、分析和存储功能在日常运行中不断进行振动数据采样、分析并定时存储，以建立设备运行的历史资料。系统存储的运行资料，可为工程师绘制趋势图及查找振动故障提供丰富的数据资源。（）历史资料存储功能从历史数据库中
6、采集、存储和查看高分辨率的静态和动态数据，不会因为需要压缩而丢失数据，也不受固定趋势间隔的限制。选择趋势显示的开始和终止日期，不需考虑间隔，确保所有数据在一个连续的趋势图中显示，不需要越过某一固定间隔的趋势而获得需要的数据。（）振动特征分析功能通过 系统的 服务器采用标准协议将生产系统的过程量引入到中心服务器。将机组设备运行的相关参数如温度、压力、流量等，结合系统中振动数据就可以诊断机组的各种常见故障，如转子不平衡、油膜振荡、轴弯曲、部件脱落、部件摩损以及润滑不良等。应用及故障分析大型旋转关键机组在线状态监测和分析系统如图 所示，该系统主要对 套大型空分装置的大型离心式压缩机组空压机和增压机的
7、运行状态进行在线监测和分析。图 大型旋转关键机组在线状态监测和分析系统的监测对象工业仪表与自动化装置 年第 期 图 为机组中 套 空分装置主空压机组在状态监测与故障分析系统实时监测数据示意图，主要包括 个转速监测点、个轴位移监测点和 个振动监测点。通过对运行设备报警信息的检查可知，设备运行过程中振动报警值主要为空压机一级 向和 向振动值超过报警值而产生的报警信息。图 空压机实时监测数据 该系统自 年 月 日投入使用后，由图可知 年 月 日 时前空压机振动平稳，之后振动状态开始出现异常，设备振动值达到 ，超过振动报警值 ，在线监测系统出现连续报警状态。图 套主空压机近 个月的运行趋势 图 为空压
8、机一级 向振动频谱图，由图可知振动峰值相对应的频率主要为 和 ，其中 为空压机电机转速的频率，为空压机一级转速的频率，数据说明设备固有频率没有迁移，排除了轴承异常引发振动的可能性。图 空压机一级 向振动频谱图 由图 空压机一级轴心轨迹图可知，空压机一级设备振动值周期性变化较大，从轴心轨迹图可知，年第 期 工业仪表与自动化装置设备在运行过程中其周期运行曲线并没有多余的毛刺，说明在设备运行期间并没有特别明显的特征频率对振动产业影响，仍然表现为工频振值的变化。图 空压机一级轴心轨迹图 由图 可知，在设备运行期间，空压机的工艺参数并没有出现明显的数值变化，可以排除由工艺参数的变化引起设备振动值的影响；
9、尤其是润滑油压力、温度等参数在正常范围内小幅波动，说明油膜变化不是引起振动变化的主要因素。图 空压机参数图 通过电网倒闸操作实验，进一步明确电网谐波并不是引起设备产生振动异常的原因。通过以上分析，可以初步判断出设备出现此类振动异常的原因是旋转机械不平衡，在设备检修过后没有出现此类问题，说明由于设备在运行过程中，空气过滤器长时间运行，导致空气过滤器性能下降，空气中的杂质随着空气进入压缩机，杂质吸附在叶轮上导致叶轮在运行过程中出现振动异常现象。对设备实时监测运行一段时间之后，再次对 套 空分装置主空压机一级 向和 向振动数据进行检查，发现振动值已经正常，如图 所示。工业仪表与自动化装置 年第 期图
10、 空压机一级 向运行趋势图 结论大型旋转设备关键机组在线状态监测和分析系统作为设备监测的重要手段，在目前对设备运行的经济性要求更高的现状下，是设备管理过程中一项必需的设备管理技术，可以提高大型关键机组的整体管理水平，提升企业的核心竞争力。参考文献：郝殿成，王娜，战立启，等 大型转动设备在线状态监测及前期故障诊断 设备管理与维修，（）：陈海宗，谢超雄，叶正文，等 大型旋转设备在线监测系统的应用 烧结球团，（）：万丽，范海龙，张玉龙 设备状态在线监测平台在旋转型机械中的应用 机械研究与应用，（）水龙，郝兆鹏，秦少锋 基于在线状态监测的丙烷气双螺杆压缩机故障诊断分析 凿岩机械气动工具，（）李新杰，童
11、靳于 滚动轴承状态监测与早期故障诊断系统研究与设计 佳木斯大学学报：自然科学版，（）：常文波，彭曦，罗倩，等 基于状态监测及故障诊断技术的催化主风机机组故障分析 中国设备工程，（）：徐乐，郎超男，于如信，等 大型旋转实训设备运行状态监测及安全防范措施研究 现代制造技术与装备，（）：（上接第 页）结语该文基于云服务平台的泵站综合自动化监控系统，利用物联网技术和云通信系统，对设备层各监测点全面监控，数据实时上传，集控制、保护、运行和管理一体化。该综合自动化监控系统提高了泵站运行的管理水平和运行效率，降低了生产成本及工作人员劳动强度，提高水资源利用效率，可应用于城镇供水系统及水利灌区控制系统。将信息
12、化技术与水利现代化深度融合，发挥水力资源的最大经济效益和社会效益，促进水利信息共享技术的发展。参考文献：郝振兴，康喜富，王基月，等 基于物联网的液压泵站远程监控系统设计 仪表技术与传感器，（）：丁文杰，徐素，张运山，等 农村污水处理泵站远程监控系统及其应用 给水排水，（）：章盼梅，朱万浩，韩凤琴 污水处理泵站手机 远程监控系统设计 仪表技术与传感器，（）：戴万波 无人值守城市泵站监控系统的设计与实现 电子设计工程，（）：朱亚东，张兆东，高艳，等 基于物联网的智能泵站运行监控系统设计 现代制造技术与装备，（）：李小斌，王亚云，郭迪，等 冶金工业泵站远程在线监控系统设计 自动化技术与应用，（）：汤伟，李含君，唐玉宝 煤矿井下排水泵房自动化监控系统的设计 煤矿机械，（）：李涛 瓦斯抽采泵站自动化系统设计 煤矿机械，（）：吴坎 无人值守给水泵站群自动化系统研究与应用 给水排水，（）：朱萱 基于物联网的智能泵站运行监控系统设计分析 科技创新导报，（）：年第 期 工业仪表与自动化装置
