專利名稱：一種煤化工壓縮機重要部件檢修管理系統(tǒng)及壽命管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤化工壓縮機重要部件檢修管理系統(tǒng)及壽命管理方法，應(yīng)用于煤 化工企業(yè)多臺壓縮機組的設(shè)備管理，屬于化工工程和壓縮機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
壓縮機的重要部件是指造價昂貴，損壞嚴重的部件，主要包括曲軸，軸承，轉(zhuǎn)子， 活塞，密封組件。壓縮機的啟動過程，停機過程，負荷變動過程稱為非穩(wěn)態(tài)運行過程。在壓 縮機的非穩(wěn)態(tài)運行過程中，對壓縮機的重要部件容易造成較大的壽命損耗。對壓縮機運行 的操作不當會縮短壓縮機重要部件的使用壽命。隨著壓縮機運行時間的增加，壓縮機機組 的重要部件的累計損耗增大，剩余壽命逐漸減少，如果不根據(jù)壓縮機組的工況適當安排檢 修項目，則會引起壓縮機機組的事故，造成整個工廠的重大損失。但國內(nèi)煤化工行業(yè)內(nèi)大都 還在延續(xù)上個世紀蘇聯(lián)的定時檢修方案，這種方案有很多的優(yōu)勢，但其劣勢也很明顯?，F(xiàn)在 國際上的設(shè)備檢修主流方案已經(jīng)被主動狀態(tài)檢修方案所替代，雖然國內(nèi)也逐步開始轉(zhuǎn)變檢 修策略，但國內(nèi)對設(shè)備的現(xiàn)有的狀態(tài)檢修方案上，還存在著很多不同的理解與不足一是缺 乏對狀態(tài)檢修總體策略的研究，過分依賴在線監(jiān)測技術(shù)，以在線監(jiān)測裝置的應(yīng)用多少衡量 狀態(tài)檢修應(yīng)用研究的深度；二是缺乏科學(xué)把握設(shè)備當前健康狀況和未來發(fā)展趨勢的評估方 法，對設(shè)備的健康評估仍局限在原有預(yù)防性試驗標準的簡單合格與否判別上；三是缺乏對 狀態(tài)檢修各類數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計分析軟件。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種煤化工壓縮機重要部件檢修管理系統(tǒng)及壽命的在線管 理方法。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種煤化工壓縮機主動檢修管理系統(tǒng)， 其特征在于由數(shù)據(jù)管理軟件，計算/應(yīng)用服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，外部系統(tǒng)接口，壓縮機數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)及參數(shù)測點和用戶端瀏覽器組成。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過外部系統(tǒng)接口與壓縮機 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及參數(shù)測點相連，而用戶端瀏覽器分別安裝相關(guān)數(shù)據(jù)管理軟件。所述的壓縮 機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及參數(shù)測點為油泵油壓，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，軸位移，軸跳動，軸承溫度，密封組件溫 度，入口氣閥氣壓、入口氣閥溫度，出口氣閥氣壓、出口氣閥溫度，中冷器水壓及溫度，內(nèi)缸 金屬溫度，管道及壁溫測點值，機組功率，油面溫升。一種煤化工壓縮機重要部件的壽命的 在線管理方法，其特征在于，采用C語言編寫的關(guān)于煤化工壓縮機重要部件的壽命分析軟 件運行在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，應(yīng)用于煤化工壓縮機重要部件壽命的在線管理上，其管理方法 為
第一步存入在線監(jiān)測數(shù)據(jù)
通過外部系統(tǒng)接口，每隔At = 60min把壓縮機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在線采集的與壓縮 機運行及壽命有關(guān)的測點數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；
第二步，在線計算多臺壓縮機各部件工況狀態(tài)運行狀況
應(yīng)用安裝在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的綜合統(tǒng)計分析軟件，采用神經(jīng)模擬算法在線評估壓4縮機各主要部件運行工況及壽命情況，主要分為
1.計算多臺壓縮機重要部件的累計低周疲勞壽命損耗^ij
其計算公式為=Elij= EliJ0+EfliJ
其中&⑶為本次非穩(wěn)態(tài)過程前第i臺壓縮機的j重要部件累計低周疲勞壽命損 耗，Eflij為在非穩(wěn)態(tài)過程第i臺壓縮機的j重要部件累計低周疲勞壽命損耗
2.計算壓縮機組重要部件累計扭振疲勞壽命損耗Dlnij
其計算公式為Dlnij= Σ NiJx/DliJx
其中Nijx為在線監(jiān)測到的不同扭振應(yīng)力τ χ的扭振信號
Dlijx為資料和實際經(jīng)驗中得出的第i臺壓縮機的j重要部件的對應(yīng)不同扭振應(yīng)力 τ χ的扭振疲勞壽命
3.計算壓縮機組重要部件的平均壽命損耗速率eijk
其公式為eijk= l/yiJkX 100%
其中yijk為第i臺壓縮機的j重要部件的設(shè)計壽命(年)
4.計算壓縮機組重要部件在低周疲勞下的剩余壽命Psijkl
Psijkl = T-ElijZeijk
其中T為壓縮機重要部件的總壽命的損耗的指標值，根據(jù)實際經(jīng)驗，定義 T e {80%, 100% }
5.計算壓縮機組重要部件在低周疲勞下和扭振疲勞共同作用下的剩余壽命Psijk2
Psijk2 = T-ElirDlniJ/eiJk
第三布，提出壓縮機優(yōu)化運行操作建議
根據(jù)多臺壓縮機的重要部件的累計低周疲勞壽命損耗和累計扭振疲勞壽命損耗 的計算結(jié)果，推薦的優(yōu)化運行操作建議為
1.對于累計低周疲勞壽命損耗比較大(Elij > 15% )，而累計扭振疲勞壽命損耗比 較小(Dlnij ^ 15% )的壓縮機組，建議的運行措施是可調(diào)整負荷運行，減少非穩(wěn)態(tài)運行，以 延長此類壓縮機組的使用壽命；
2.對于累計低周疲勞壽命損耗比較大(Elij ( 15% )，而累計扭振疲勞壽命損耗 比較小(Dlnij > 15% )的壓縮機組，建議的運行措施是保持穩(wěn)定負荷運行，可參與非穩(wěn)態(tài)運 行，以延長此類壓縮機組的使用壽命；
第四步，提出壓縮機的優(yōu)化檢修措施
根據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中信息管理系統(tǒng)(MIS)的壓縮機的標準運行數(shù)據(jù)以及對壓縮 機各主要部件的評估情況，提出優(yōu)化運行建議，分為
1.當Psijk < 1年，建議年內(nèi)安排大修，并加強維護，增強巡檢；
2.當1年彡P(guān)sijk < 4. 5年，建議1年后但4年內(nèi)安排計劃大修；
3.當4. 5年彡P(guān)sijk ^ 9年，建議在以后的大修中，進行探傷檢測及老化鑒定試驗；
4.當Psuk > 9年時，建議按照工廠內(nèi)部檢修標準安排機組的大修計劃
第五步，打印結(jié)果
輸出并打印壓縮機的工況運行情況及評估結(jié)果以及所提出的壓縮機的優(yōu)化檢修 建議，和檢修優(yōu)化措施。
本發(fā)明具有以下特點
1、在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端安裝采用C語言編寫的壓縮機的重要部件的剩余壽命的綜 合統(tǒng)計分析軟件，該綜合統(tǒng)計分析軟件主要完成以下計算主要按指令運行，在非穩(wěn)態(tài)過程 結(jié)束后發(fā)出指令，計算壓縮機重要部件的累計低周疲勞壽命損耗&u，累計扭振疲勞壽命損 耗Dlnu，平均壽命損耗速率euk，低周疲勞下的剩余壽命Psukl,低周疲勞下和扭振疲勞共同 作用下的剩余壽命Psuk2,計算結(jié)果送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，供網(wǎng)頁服務(wù)器調(diào)用；
2、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存放四類服務(wù)器
第一類數(shù)據(jù)為壓縮機的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括油泵油壓，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，軸位移，軸跳 動，軸承溫度，密封組件溫度，入口氣閥氣壓、入口氣閥溫度，出口氣閥氣壓、出口氣閥溫度， 中冷器水壓及溫度，內(nèi)缸金屬溫度，管道及壁溫測點值，機組功率，油面溫升；第二類數(shù)據(jù)為 壓縮機的基本正常運行參數(shù)的累計變動；第三類數(shù)據(jù)為壓縮機的重要部件的損耗的計算結(jié) 果，包括多臺壓縮機重要部件的累計低周疲勞壽命損耗&u，累計扭振疲勞壽命損耗Dlnij, 平均壽命損耗速率euk，應(yīng)用于指導(dǎo)壓縮機的優(yōu)化運行；第四類數(shù)據(jù)為壓縮機的重要部件的 剩余檢修時間的計算結(jié)果，包括壓縮機組重要部件在低周疲勞下的剩余壽命Psukl,在低周 疲勞下和扭振疲勞共同作用下的剩余壽命PsUk2，應(yīng)用于指導(dǎo)壓縮機重要部件的優(yōu)化檢修措 施。
3、外部系統(tǒng)的接口功能是把壓縮機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測點數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，包括 油泵油壓，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，軸位移，軸跳動，軸承溫度，密封組件溫度，入口氣閥氣壓、入口氣閥溫 度，出口氣閥氣壓、出口氣閥溫度，中冷器水壓及溫度，內(nèi)缸金屬溫度，管道及壁溫測點值， 機組功率，油面溫升。
4、多臺壓縮機組的重要部件的主動檢修結(jié)果，在網(wǎng)頁服務(wù)器上具有三個功能
一是每隔Am= 1天定期向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器輸入壓縮機的基本運行參數(shù)，包括壓縮 機組的累計運行小時數(shù)H ；累計非穩(wěn)態(tài)啟動運行次數(shù)n，每次巡查及檢修結(jié)束時的各項壓縮 機運行基本參數(shù)；二是按照瀏覽器端技術(shù)人員發(fā)出的請求，通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中多臺 壓縮機組的多個重要部件的累計低周疲勞壽命損耗和累計扭振疲勞壽命損耗的計算結(jié)果， 在網(wǎng)頁服務(wù)器上形成多臺壓縮機組的多個重要部件的累計低周疲勞壽命損耗和累計扭振 疲勞壽命損耗的計算結(jié)果頁面，返回給瀏覽器端用戶，指導(dǎo)壓縮機的優(yōu)化運行建議，確保合 理使用壓縮機組的剩余壽命；
三是按照瀏覽器端技術(shù)人員發(fā)出的請求，通過調(diào)用數(shù)據(jù)服務(wù)器中多臺壓縮機組的 多個重要部件的剩余壽命，指導(dǎo)壓縮機組的優(yōu)化檢修，合理安排多臺壓縮機組的多個重要 部件的計劃檢修周期和計劃檢修項目，確保多臺壓縮機組的安全運行。
5、用戶端瀏覽器的功能是查看不同編號壓縮機組不同重要部件的壽命管理的計 算結(jié)果以及運行和設(shè)備檢修的建議。
本發(fā)明的優(yōu)點是實現(xiàn)了多臺壓縮機關(guān)鍵部件主動狀態(tài)檢修在線管理，達到了使用 一套主動狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)管理煤化工企業(yè)多臺壓縮機主動狀態(tài)檢修和壓縮機關(guān)鍵部件 壽命的技術(shù)效果。采用本發(fā)明提供的煤化工壓縮機檢修管理系統(tǒng)及壽命管理方法，可以在 線計算多臺壓縮機組的多個重要部件的累計低周疲勞壽命損耗和累計扭振疲勞壽命損耗， 用來指導(dǎo)壓縮機的優(yōu)化運行；也可以在線計算多臺壓縮機組的多個重要部件的剩余壽命， 指導(dǎo)壓縮機組的優(yōu)化檢修，以便使多臺壓縮機的主要部件的壽命和狀態(tài)處于受控狀態(tài)，為 煤化工企業(yè)多臺壓縮機的正常運行提供技術(shù)支持。


圖1為本發(fā)明所采用壓縮機重要部件主動狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)的方框圖2為本發(fā)明壓縮機重要部件主動狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)所采用方法的流程圖3為本發(fā)明壓縮機重要部件剩余壽命在線管理系統(tǒng)的計算機軟件框圖.具體實施方式
如圖1所示，多臺壓縮機組重要部件主動狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)由計算/應(yīng)用服務(wù)器， 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，網(wǎng)頁服務(wù)器，用戶端瀏覽器，外部系統(tǒng)接口和壓縮機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。網(wǎng) 頁服務(wù)器分別與計算/應(yīng)用服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用戶端瀏覽器相連接，計算/應(yīng)用服務(wù) 器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過外部系統(tǒng)接口與壓縮機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。
如圖2所示，為本發(fā)明提供方法的流程圖。如圖3所示，為本發(fā)明采用的c語言編 寫的關(guān)于煤化工壓縮機重要部件剩余壽命分析軟件框圖，該軟件安裝在計算/應(yīng)用服務(wù)器 上，適用于多臺壓縮機重要部件的主動狀態(tài)檢修及壽命管理。以下結(jié)合附圖和實例對本發(fā) 明作進一步說明。
對于兩臺某型號壓縮機，其主要參數(shù)分別為
#1 容積流量155000Nm7h，壓縮機功率13780kw
#2 容積流量4^6Nm7h，壓縮機功率3166kw
采用圖1所示的主動狀態(tài)狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)，采用如圖2所示的本發(fā)明提供方法 的流程圖和圖3所示的煤化工壓縮機主動狀態(tài)檢修分析軟件。
第一步每隔At = 60min，通過外部系統(tǒng)接口把#1，#2兩臺壓縮機組的測點數(shù)據(jù) 通過壓縮機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；
第二步在線讀取數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的測點數(shù)據(jù)，使用煤化工壓縮機主要部件主動 狀態(tài)檢修分析軟件，這兩臺機組運行到2010年9月5日M時，計算壓縮機重要部件的累計 低周疲勞壽命損耗&u，累計扭振疲勞壽命損耗Dlnu，平均壽命損耗速率euk，低周疲勞下的 剩余壽命Psukl，低周疲勞下和扭振疲勞共同作用下的剩余壽命PsUk2，其中累計低周疲勞壽 命損耗&u，累計扭振疲勞壽命損耗Dlnu參看表1，主要部件的剩余壽命參看表2.
表 1
壓縮機編號主要參數(shù)主要部件名稱Eiij (%)Dlnij (%)1容積流量 155000Nm3/h 壓縮機功率 13780kw壓縮機轉(zhuǎn)子4.69815.032曲軸1.29116.1802容積流量 4926Nm3/h 壓縮機功率 3166kw.壓縮機轉(zhuǎn)子17.0011.361曲軸18.4533.213
從表1 中可知 #1 壓縮機,Elij > 15%,Dlnij ^ 15%，而 #2 壓縮機，Elij 彡 15%,Dlnij > 15%，從延長使用壽命的觀點出發(fā)，，推薦#1壓縮機可調(diào)整負荷運行，減少非穩(wěn)態(tài)運行， 而#2壓縮機保持穩(wěn)定負荷運行，可參與非穩(wěn)態(tài)運行。
表 權(quán)利要求
1.一種煤化工壓縮機重要部件主動狀態(tài)檢修在線管理系統(tǒng)，其特征在于由計算/應(yīng)用 服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，網(wǎng)頁服務(wù)器，用戶端瀏覽器，外部系統(tǒng)接口和壓縮機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 組成。網(wǎng)頁服務(wù)器分別與計算/應(yīng)用服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用戶端瀏覽器相連接，計算/ 應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過外部系統(tǒng)接口與壓縮機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤化工壓縮機主動狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)，其特征在于，所 述的壓縮機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及參數(shù)測點為油泵油壓，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，軸位移，軸跳動，軸承溫度，密 封組件溫度，入口氣閥氣壓、入口氣閥溫度，出口氣閥氣壓、出口氣閥溫度，中冷器水壓及溫 度，內(nèi)缸金屬溫度，管道及壁溫測點值，機組功率，油面溫升。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤化工壓縮機重要部件的壽命的在線管理方法，其特征 在于，采用C語言編寫的關(guān)于煤化工壓縮機重要部件的壽命分析軟件運行在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 上，應(yīng)用于煤化工壓縮機重要部件壽命的在線管理上，其管理方法為第一步存入在線監(jiān)測數(shù)據(jù)通過外部系統(tǒng)接口，每隔At = 60min把壓縮機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在線采集的與壓縮機運 行及壽命有關(guān)的測點數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；第二步，在線計算多臺壓縮機各部件工況狀態(tài)運行狀況應(yīng)用安裝在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的綜合統(tǒng)計分析軟件，采用神經(jīng)模擬算法在線評估壓縮機 各主要部件運行工況及壽命情況，主要分為1.計算多臺壓縮機重要部件的累計低周疲勞壽命損耗^ij其計算公式為=Elij = EliJ0+EfliJ其中&⑶為本次非穩(wěn)態(tài)過程前第i臺壓縮機的j重要部件累計低周疲勞壽命損耗，Eflij 為在非穩(wěn)態(tài)過程第i臺壓縮機的j重要部件累計低周疲勞壽命損耗2.計算壓縮機組重要部件累計扭振疲勞壽命損耗Dinij其計算公式為=Dlnu=ENijx/Dlijx其中Nijx為在線監(jiān)測到的不同扭振應(yīng)力τ χ的扭振信號Dlijx為資料和實際經(jīng)驗中得出的第i臺壓縮機的j重要部件的對應(yīng)不同扭振應(yīng)力τ χ 的扭振疲勞壽命3.計算壓縮機組重要部件的平均壽命損耗速率eijk其公式為eiJk = l/yiJkX100%其中yijk為第i臺壓縮機的j重要部件的設(shè)計壽命(年)
4.計算壓縮機組重要部件在低周疲勞下的剩余壽命PsijklPsijkl — T-Elij-Zeijk其中T為壓縮機重要部件的總壽命的損耗的指標值，根據(jù)實際經(jīng)驗，定義T e {80%, 100% }5.計算壓縮機組重要部件在低周疲勞下和扭振疲勞共同作用下的剩余壽命Psijk2Psijk2 — T-Elij--Dlnij-ZeiJk第三布，提出壓縮機優(yōu)化運行操作建議根據(jù)多臺壓縮機的重要部件的累計低周疲勞壽命損耗和累計扭振疲勞壽命損耗的計 算結(jié)果，推薦的優(yōu)化運行操作建議為1.對于累計低周疲勞壽命損耗比較大(Elu> 15% )，而累計扭振疲勞壽命損耗比較小 (Dlnij ^15%)的壓縮機組，建議的運行措施是可調(diào)整負荷運行，減少非穩(wěn)態(tài)運行，以延長此 類壓縮機組的使用壽命；2.對于累計低周疲勞壽命損耗比較大(E⑴<15%)，而累計扭振疲勞壽命損耗比較小 (Dlnij >15%)的壓縮機組，建議的運行措施是保持穩(wěn)定負荷運行，可參與非穩(wěn)態(tài)運行，以延 長此類壓縮機組的使用壽命；第四步，提出壓縮機的優(yōu)化檢修措施根據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中信息管理系統(tǒng)(MIS)的壓縮機的標準運行數(shù)據(jù)以及對壓縮機各 主要部件的評估情況，提出優(yōu)化運行建議，分為1.當Psuk< 1年，建議年內(nèi)安排大修，并加強維護，增強巡檢；2.當1年<Psijk < 4. 5年，建議1年后但4年內(nèi)安排計劃大修；3.當4.5年< Psuk ^ 9年，建議在以后的大修中，進行探傷檢測及老化鑒定試驗；4.當Psuk> 9年時，建議按照工廠內(nèi)部檢修標準安排機組的大修計劃第五步，打印結(jié)果輸出并打印壓縮機的工況運行情況及評估結(jié)果以及所提出的壓縮機的優(yōu)化檢修建議， 和檢修優(yōu)化措施。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤化工壓縮機重要部件檢修管理系統(tǒng)及壽命管理方法，應(yīng)用于煤化工企業(yè)多臺壓縮機組的設(shè)備管理，屬于化工工程和壓縮機技術(shù)領(lǐng)域。其檢修管理系統(tǒng)特征在于由數(shù)據(jù)管理軟件，計算/應(yīng)用服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，外部系統(tǒng)接口，壓縮機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及參數(shù)測點和用戶端瀏覽器組成；其壽命在線管理方法，其特征在于采用C語言編寫的關(guān)于煤化工壓縮機重要部件的壽命分析軟件運行在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，在線計算壓縮機重要部件累計低周疲勞壽命損耗和累計扭振疲勞壽命損耗，指導(dǎo)多臺壓縮機組的優(yōu)化運行和主動檢修措施；本發(fā)明的優(yōu)點實現(xiàn)了使用一套主動狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)管理多臺壓縮機重要部件壽命和主動狀態(tài)檢修的技術(shù)效果。
文檔編號G06Q10/00GK102034150SQ20101057978
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者韓世良, 齊振元 申請人:韓世良, 齊振元