隨著企業生產與管理水平的不斷提高,人們對節能減排、安全生產、保護環境、降低生產維護成本、提高生產效率的要求越來越高,這就給新的生產工藝技術和自動化控制水平提出了新的挑戰,特別是大型生產裝置中的壓縮機組等關鍵設備,企業管理者對它尤為關注。如何使壓縮機組等關鍵設備適應當前的長周期安全穩定運行、減少事故停車次數、降低維修成本和維修時間,更是企業管理者考慮的重中之重。
傳統的機組控制技術側重于機組的工藝過程控制和設備保護,并沒有把設備的專家診斷信息引入進來,與設備監視和診斷相關的MMS系統主要由企業的設備維護人員管理使用,在生產一線的工藝操作人員和儀表維護人員對其了解甚少,所以他們也很難了解機組設備深層次的運行情況和故障原因,這樣會給日常的生產維護帶來一定的隱患和不利因素。那么,普及和提高工藝操作和儀表維護人員對設備診斷信息等知識的了解,并把設備診斷和專家支持建議納入到機組控制系統的控制條件中,實現機組設備的預防性控制,從而減少事故停車次數,這將會是行之有效的解決方案之一。
為之,康吉森公司征求了大量合作伙伴的建議,同時結合了十多年來機組控制經驗,最終開發出了新一代機組專家控制系統iMEC。
iMEC(Intelligent Machinery Expert Control)透平壓縮機組控制系統是基于CONSEN的TS3000綜合透平壓縮機組控制系統和機組設備振動監測系統基礎之上,由CONSEN開發的新一代透平壓縮機組專家控制系統。
該系統不僅具有成熟的ITCC綜合透平和壓縮機控制技術(如:性能、喘振、轉速及其輔助設備油站的監控如油壓、油溫等),還能對壓縮機、汽輪機及其輔助設備,以各種形式的靜態和動態數據(如:軸溫、振動、位移、起停機以及所選事件等)進行連續實時的采集、監測和管理,并存儲生成各種分析圖譜、起停機等專業診斷結果數據,最終通過專業的數據庫把過程控制和設備診斷及專家經驗有效的結合起來用于生產操作指導和設備管理。
因此,把透平設備深層次的診斷信息和專家建議實時地引入到機組的預防性控制與設備保護中,使得除了設備維護人員以外,在生產一線的工藝操作人員和儀表維護人員也可以及時地了解到比原來更豐富的設備診斷信息和專家支持建議,以便盡早發現和分析設備報警和故障的真正原因,及時采取預防措施與控制手段,有效避免和排除設備故障,減少機組停車次數,減少機組維護維修時間,提高生產設備裝置的安全性,為企業實現節能減排提供有效地保證。
iMEC產品把設備診斷信息及專家經驗與過程控制與保護有效的結合起來,真正地實現了機電一體化綜合控制:
1、工藝生產監控;
2、機組輔助系統監控;
3、機組綜合保護與監控;
4、設備狀態診斷信息采集與頻譜分析;
5、提供事故分析指導和專家決策支持;
6、機械熱力學性能的監控與管理;
7、操作通知提示功能。
一、直接經濟效益
MDS是機械故障診斷系統,是iMEC內置的一個特色模塊。
1、中石化海南煉化公司60萬噸/年PX裝置,通過使用iMEC機組在線性能計算軟件,發現K501機組的汽 輪機末級葉片工作在濕蒸氣區,發現了汽輪機末級葉片的浸蝕磨損。用戶據此制訂了檢修及備件計劃,避免了計劃外停車,一次節約達140多萬元;
2、中石化海南煉化公司60萬噸/年PX裝置,通過使用iMEC機組在線診斷軟件,發現K701機組的軸彎曲故障,避免了同類事故的再次發生。同類事故每次開停車及設備維修費用大約150萬元;
3、中石化儀征化纖BDO裝置,通過使用iMEC系統的油質檢測及預測功能,在長期停車期間幫助用戶對停車機組的潤滑油油質進行在線檢測及預測,避免盲目換油,節約費用約100萬元;
二、間接經濟效益
安穩長滿優是企業生產追求的目標,通過使用iMEC系統可確保上述目標的實現
1、安全:是責任,避免一次惡性事故,間接經濟效益可達幾千萬元;
2、穩定:避免意外停車,找出機組運行中的不穩定因素,間接經濟效益可達幾百萬元,甚至上千萬元;
3、長周期:是間接的效益,對于石化廠來說,少停一天,間接經濟效益可達300萬元左右;
4、滿負荷:高產的保證,找出問題的癥結,可提高生產負荷20%左右,間接經濟效益可達50-60萬元/天;
優質:節能減排,找到問題的癥結,減低能耗,間接經濟效益可達10%,30-40萬元/天。
三、社會效益
1、 節能減排
以輕柴油乙烯裂解裝置為例:通過使用iMEC系統的在線機組性能計算功能,當乙烯裝置的進料發生改變時(石腦油、輕柴油或蠟下油),根據裂解爐出口氣相色譜儀分析的各組分摩爾數發生的變化,可在線直接計算出壓縮機和汽輪機功率的變化,用戶可據此算出蒸汽消耗量的增加或減少、計算出單位乙烯產量成本的變化。
用戶或可采用改變裂解深度的方法,通過改變裂解爐出口溫度,改變裂解深度,改變裂解爐出口裂解氣的組份,從而改變裂解氣壓縮機的功耗。同時要核算裂解爐因此而產生的燃料消耗的變化。
2、 避免重大人身傷亡及設備事故的發生
iMEC系統的自動診斷功能,其診斷觸發閾值遠小于機器保護系統或控制系統所設置的報警值。當機械故障處于發生或發展的初期,自動診斷功能就已經開始對機械運行狀態的發展趨勢進行關注。當機械故障的量化特征符合公認的機械診斷理論和經驗時,系統發出診斷報警信息,及時通知工藝和設備人員,避免事故的發生或擴大。而此時可能傳統的軸位移、軸振動報警或聯鎖根本沒有動作。
3、 提升民族品牌在國際上的競爭力。
目前,國際幾家知名的機組控制系統供應商如:CCC、GE、siemens等都沒有提出機組控制系統與設備診斷系統集成及一體化的思想。iMEC系統不僅完成了以上兩個系統的集成,同時自主開發了旋轉機械在線診斷軟件、機組性能計算軟件和潤滑油油質檢測系統及油質預測軟件。在國際上還沒有其他機組控制系統供應商能夠提供同類產品。
四、產權:
iMEC系統已于2013年3月13日取得發明專利授權通知,專利號為:201310079060.2,具體項目執行過程中已獲得多項軟件著作權,并通過國家檢測,獲得國家軟件登記證書。
五、他同類系統相比的先進性:
以往的透平壓縮機組控制系統只實現了對機組的手動或自動控制功能,對機組機械設備的健康狀況無從了解。造成了工藝人員在不能直觀掌握機組設備狀況的前提下,對機組設備的盲目操作。工藝人員最多只能看到軸位移靜態值和軸振動的通頻帶幅值。當軸振動或軸位移偏高時,只能聽任其發生報警或最終聯鎖停車,或被迫主動停車進行機組檢修。
采用本系統實現對透平壓縮機組的控制操作,工藝人員可實時了解機組機械設備的健康狀況??筛鶕C組機械設備的健康情況決定升降工藝負荷的操作,預估機組的運行及檢修周期,確定機組需要檢修的部位、工時計劃和備件采購計劃。降低維修成本,提高機組的開工使用率。及時發現機組故障,避免機組故障發展及擴大。
iMEC機組控制系統集成了原ITCC系統的全部功能,集成了完整的機械診斷系統。2014年,V2.0版本在系統中包括自主開發的在線自動機械診斷軟件、機組在線性能計算軟件和在線潤滑油油質檢測及預測軟件??蓪崿F對機械故障的早發現、早預防、及時采取處理對策,避免損失擴大化。能夠實時掌握機組運行的實際性能,制定節能增效方案,使用戶的利益最大化。
采用本系統實現對透平壓縮機組的控制操作,工藝人員可實時了解機組機械設備的健康狀況??筛鶕C組機械設備的健康情況決定升降工藝負荷的操作,預估機組的運行及檢修周期,確定機組需要檢修的部位、工時計劃和備件采購計劃。降低維修成本,提高機組的開工使用率。及時發現機組故障,避免機組故障發展及擴大。
雖然旋轉機械狀態監測診斷系統已經出現多年,但其往往只由設備診斷專業人員按照定期巡檢的方式操作和使用,工藝操作人員無法看到系統的自動診斷信息,對工藝生產沒有起到良好和及時的指導作用。
1.根本原因分析
提供根本原因分析功能,使用戶能進行深入研究,探查導致壓縮機組設備故障發生的事件順序,應用強大的圖形和圖表分析數據,并通過將所得結論以注釋形式粘貼到數據庫中或生成新的規則以對得到的知識進行記錄,以便自動分析將來基于同樣根本原因所發生的事件。
2.操作提示功能
操作畫面中顯示振動位移的多組報警信息、機組操作調整建議、機組故障的可能原因和機組維護建議供操作人員日常維修維護參考。
3.復雜和異常事件報警管理
對整個企業進行復雜報警處理的功能,真正實現了“異常事件管理”,確保只將相關的事件和報警傳送給運行人員及其他人員。過分冗長的報警列表、多余的報警以及含義模糊、缺乏詳細信息的報警都已成為歷史,對每個事件的關注程度、通知類型、需要通知的人員等細節皆由用戶控制。
4.虛擬測量
來自實際傳感器和數據源的測量量可以合并生成計算所得的“虛擬”測量量。對虛擬測量量,也可以同其它測點數據一樣進行處理,如趨勢分析、報警、顯示或用于規則生成。
5.避免非正常停機
對設備性能的下降或即將發生的故障進行早期檢測,能夠幫助減少維護成本。在重大損壞發生之前檢測出機器運行參數所發生的變化,將使運行人員有充足的時間應對異常變化,防止發展成費用更加昂貴的維修或災難性事故。限制非正常停機維修或嚴重性能下降的發使生產率顯著提高。
6.減少停機檢修時間
在對設備狀態有全面了解之后進行停機檢修,將使檢修效率大為提高。如果某種資產的運行參數表明其性能下降很少或幾乎沒有下降,則可消除不必要的檢查和維護,有限的維護人力資源就可以全力投入到確實需要檢修的工作中。
7.設備性能下降后能夠連續運行
先進的資產管理工具使機械工程師和其他人員能夠連續觀察設備的運行狀況,使得部分損壞或性能下降的設備能夠繼續運行。對資產的連續監測意味著在制定必要的維修計劃的同時,還可以使設備繼續運轉至更適宜的時間再進行維修,從而使生產損失降到最低。
8.收益:
a加快故障根本原因分析。
b潛在事件的早期識別。
c監測處于發展中或已發生的問題。
d優化的維修策略、維修效率和維修措施。
e安全和環境事故風險最小化。
f維護成本和風險最小化。
g通過預防性維修計劃減少成本、工廠產能最大化。
h建立生產過程和機器行為之間的相關聯系,優化設備運行。
iMEC機組控制系統集成了原ITCC系統的全部功能,集成了完整的機械診斷系統。2014年,V2.0版本在系統中包括自主開發的在線自動機械診斷軟件、機組在線性能計算軟件和在線潤滑油油質檢測及預測軟件。可實現對機械故障的早發現、早預防、及時采取處理對策,避免損失擴大化。能夠實時掌握機組運行的實際性能,制定節能增效方案,使用戶的利益最大化。
iMEC系統每年銷售數量約20套。