一種空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)方法。通過(guò)對(duì)空分設(shè)備中的空氣壓縮機(jī)、預(yù)冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、增壓機(jī)、膨脹機(jī)和精餾系統(tǒng)的進(jìn)出口溫度、壓力和氣體流量波動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在信息存儲(chǔ)設(shè)備中對(duì)工況特征量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行殘差陣列分析，并計(jì)算出工況特征量的轉(zhuǎn)錄因子陣列和狀態(tài)酶陣列，聯(lián)合啟動(dòng)綜合工況修復(fù)方案，進(jìn)行空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)。本發(fā)明針對(duì)空分設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中面臨復(fù)雜的工況波動(dòng)而導(dǎo)致性能下降甚至發(fā)生事故的問(wèn)題，具有實(shí)時(shí)性、便捷性、經(jīng)濟(jì)性、響應(yīng)速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、修復(fù)效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在線(xiàn)檢測(cè)方法，尤其是涉及一種空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]大型空分設(shè)備是冶金、石油化工、煤化工等行業(yè)廣泛使用的關(guān)鍵設(shè)備，為生產(chǎn)流程提供氧氣、氮?dú)夂蜌鍤獾?。其工作原理是先將空氣壓縮、冷卻，并使空氣液化，利用氧、氮、氬組分沸點(diǎn)的不同，在精餾塔的塔板上使氣、液接觸，進(jìn)行質(zhì)、熱交換，最終分離獲得符合純度要求的氧、氮、氬產(chǎn)品。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不斷向規(guī)?；?fù)雜化、集成化的方向發(fā)展，其技術(shù)含量越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，生產(chǎn)運(yùn)行中發(fā)生故障的幾率也隨之增加，而系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，不僅導(dǎo)致設(shè)備受損，產(chǎn)品質(zhì)量下降，生產(chǎn)資源浪費(fèi)，而且可能危及人身安全、造成環(huán)境污染，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)損失，于是保障空分設(shè)備運(yùn)行過(guò)程安全、可靠、高效和穩(wěn)定成為設(shè)計(jì)制造的主要目標(biāo)之一。
[0003]大型空分設(shè)備由多個(gè)互聯(lián)的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、電子及機(jī)電結(jié)合的子系統(tǒng)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，需要保證設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性和可靠性。而對(duì)運(yùn)行狀態(tài)過(guò)程中空分設(shè)備受到不可避免的工況波動(dòng)影響(比如溫度高低的變化、氣壓升降的波動(dòng)、空氣濕度擾動(dòng)等)而廣生的故障狀態(tài)。
[0004]例如，溫度的波動(dòng)變化影響著系統(tǒng)的性能，高溫會(huì)引起熱老化、結(jié)構(gòu)變化、物理膨脹；低溫使材料脆化，物理收縮；溫度變化造成熱脹冷縮，產(chǎn)生機(jī)構(gòu)應(yīng)力等等。高濕度脅迫會(huì)引起濕氣積聚、電化反應(yīng)等從而導(dǎo)致設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度降低，絕緣電阻降低等潛在故障；低濕度脅迫即干燥，會(huì)引起設(shè)備材料干裂、脆化、粒化等反應(yīng)造成機(jī)械強(qiáng)度下降、結(jié)構(gòu)失效、電氣性能變化等潛在故障。振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致裝備和機(jī)構(gòu)的隨機(jī)位移，這些位移和相應(yīng)的速度、加速度可能引起或促進(jìn)結(jié)構(gòu)疲勞，結(jié)構(gòu)、裝備和元器件的失效。同時(shí)，低氣壓會(huì)引起氣體膨脹、容器破裂，電子設(shè)備絕緣擊穿，跳弧等潛在故障；鹽霧脅迫，引起腐蝕和銹蝕反應(yīng)，降低機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；風(fēng)雨脅迫、噪音脅迫、雜質(zhì)脅迫等其它脅迫形式，其長(zhǎng)期作用都會(huì)對(duì)設(shè)備系統(tǒng)可靠性產(chǎn)生影響，需要在對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的空分設(shè)備進(jìn)行工況波動(dòng)的修復(fù)工作。
[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，現(xiàn)階段對(duì)空分設(shè)備維修的研究主要集中在計(jì)劃維修(周期性停機(jī)檢修)，其停機(jī)成本較大，而且拆檢后可靠性降低較大；事后維修(故障發(fā)生后的維修)，造成較大社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失；實(shí)時(shí)維修，主要針對(duì)設(shè)備零部件本體，進(jìn)行在線(xiàn)故障診斷和零部件更換，其工作難度大，成本較高。由于空分設(shè)備運(yùn)行周期較長(zhǎng)，負(fù)荷量大，期間承受工況波動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜，由其引起的潛在故障積累周期長(zhǎng)，形成功能故障的風(fēng)險(xiǎn)大。于是對(duì)空分設(shè)備的工況波動(dòng)進(jìn)行及時(shí)在線(xiàn)維修，保持空分設(shè)備運(yùn)行在正常工況狀態(tài)下，對(duì)提高空分設(shè)備運(yùn)行可靠性和安全性有著重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)方法，在空分設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中面對(duì)各種工況因子波動(dòng)而造成裝備性能下降的情況下，可以對(duì)空分設(shè)備工況因子波動(dòng)進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，以保障空分設(shè)備運(yùn)行可靠性和安全性的方法。
[0007]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的步驟如下:
[0008]步驟1、對(duì)空分設(shè)備中的空氣壓縮機(jī)、預(yù)冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、增壓機(jī)、膨脹機(jī)和精餾系統(tǒng)的進(jìn)出口進(jìn)行溫度傳感器、壓力傳感器和氣體流量計(jì)布置調(diào)試；構(gòu)建傳感器信號(hào)濾波器和數(shù)據(jù)庫(kù)的信息存儲(chǔ)設(shè)備；工況負(fù)荷調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)與信息存儲(chǔ)設(shè)備連接；
[0009]步驟2、對(duì)空分設(shè)備的工況特征量的波動(dòng)幅度進(jìn)行固定頻度監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為空分設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)記錄在信息存儲(chǔ)設(shè)備中，通過(guò)濾波器數(shù)據(jù)過(guò)濾和優(yōu)化，形成原始工況狀態(tài)陣列；
[0010]步驟3、讀出在過(guò)程管理信息存儲(chǔ)設(shè)備中的工況負(fù)荷狀態(tài)數(shù)據(jù)，形成時(shí)序狀態(tài)陣列，以所述各系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)與原始工況狀態(tài)陣列進(jìn)行比較構(gòu)成殘差陣列，然后基于額定閾值對(duì)殘差進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，從殘差陣列中提取故障特征實(shí)現(xiàn)工況狀態(tài)故障溯源診斷；
[0011]步驟4、根據(jù)信息存儲(chǔ)設(shè)備中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建轉(zhuǎn)錄因子陣列和狀態(tài)酶陣列，轉(zhuǎn)錄因子啟動(dòng)綜合工況修復(fù)方案，修復(fù)啟動(dòng)時(shí)間必須小于空分設(shè)備潛在故障狀態(tài)發(fā)生與其演變?yōu)楣δ芄收现g的間隔周期，并配合狀態(tài)酶調(diào)控工況調(diào)節(jié)功能部件的運(yùn)行程度，進(jìn)行空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)；
[0012]步驟5、在過(guò)程管理信息存儲(chǔ)設(shè)備中記錄空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)過(guò)程。
[0013]所述的工況特征量的波動(dòng)幅度必須大于傳感器測(cè)量精度。
[0014]所述的傳感器的監(jiān)測(cè)固定頻度，必須小于空分設(shè)備潛在故障狀態(tài)發(fā)生與其演變?yōu)楣δ芄收现g的間隔的一半，以保證能及時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè)判斷其潛在故障狀態(tài)。
[0015]所述的工況負(fù)荷是時(shí)間軸上矩形波函數(shù)的負(fù)荷。
[0016]所述的信息存儲(chǔ)設(shè)備中存儲(chǔ)多個(gè)工況特征量的狀態(tài)時(shí)序監(jiān)測(cè)結(jié)果和還存儲(chǔ)不同的生產(chǎn)環(huán)境下多個(gè)空分設(shè)備的工況波動(dòng)信息數(shù)據(jù)和各工況調(diào)節(jié)功能部件的修復(fù)方案。
[0017]所述的構(gòu)建轉(zhuǎn)錄因子陣列和狀態(tài)酶陣列，是通過(guò)實(shí)時(shí)狀態(tài)運(yùn)算構(gòu)建轉(zhuǎn)錄因子和狀態(tài)酶陣列，并聯(lián)合映射到各工況調(diào)節(jié)功能部件的修復(fù)方案，獲取相應(yīng)的歷史運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和工況波動(dòng)修復(fù)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)空分設(shè)備的在線(xiàn)工況修復(fù)，及時(shí)排除潛在故障，保障設(shè)備的良性運(yùn)行，其具體步驟如下所示:
[0018]1)確定系統(tǒng)工況負(fù)荷監(jiān)測(cè)點(diǎn)位L:
[0019]L= (lil i = 1, 2,…，n}
[0020]2)通過(guò)原始工況狀態(tài)陣列統(tǒng)計(jì)，得到正常運(yùn)行的工況數(shù)據(jù)Τ°:
[0021]T0 = It0iIi = 1,2，...，n}
[0022]3)通過(guò)對(duì)工況負(fù)荷狀態(tài)數(shù)據(jù)分析，得到正常運(yùn)行工況波動(dòng)區(qū)間;
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)方法，其特征在于，該方法的步驟如下: 1.1)對(duì)空分設(shè)備中的空氣壓縮機(jī)、預(yù)冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、增壓機(jī)、膨脹機(jī)和精餾系統(tǒng)的進(jìn)出口進(jìn)行溫度傳感器、壓力傳感器和氣體流量計(jì)布置調(diào)試；構(gòu)建傳感器信號(hào)濾波器和數(shù)據(jù)庫(kù)的信息存儲(chǔ)設(shè)備；工況負(fù)荷調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)與信息存儲(chǔ)設(shè)備連接； 1.2)對(duì)空分設(shè)備的工況特征量的波動(dòng)幅度進(jìn)行固定頻度監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為空分設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)記錄在信息存儲(chǔ)設(shè)備中，通過(guò)濾波器數(shù)據(jù)過(guò)濾和優(yōu)化，形成原始工況狀態(tài)陣列； 1.3)讀出在過(guò)程管理信息存儲(chǔ)設(shè)備中的工況負(fù)荷狀態(tài)數(shù)據(jù)，形成時(shí)序狀態(tài)陣列，以所述各系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)與原始工況狀態(tài)陣列進(jìn)行比較構(gòu)成殘差陣列，然后基于額定閾值對(duì)殘差進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，從殘差陣列中提取故障特征實(shí)現(xiàn)工況狀態(tài)故障溯源診斷； 1.4)根據(jù)信息存儲(chǔ)設(shè)備中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建轉(zhuǎn)錄因子陣列和狀態(tài)酶陣列，轉(zhuǎn)錄因子啟動(dòng)綜合工況修復(fù)方案，修復(fù)啟動(dòng)時(shí)間必須小于空分設(shè)備潛在故障狀態(tài)發(fā)生與其演變?yōu)楣δ芄收现g的間隔周期，并配合狀態(tài)酶調(diào)控工況調(diào)節(jié)功能部件的運(yùn)行程度，進(jìn)行空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)； 1.5)在過(guò)程管理信息存儲(chǔ)設(shè)備中記錄空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)方法，其特征在于:所述的工況特征量的波動(dòng)幅度必須大于傳感器測(cè)量精度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)方法，其特征在于:所述的傳感器的監(jiān)測(cè)固定頻度，必須小于空分設(shè)備潛在故障狀態(tài)發(fā)生與其演變?yōu)楣δ芄收现g的間隔的一半，以保證能及時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè)判斷其潛在故障狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)方法，其特征在于:所述的工況負(fù)荷是時(shí)間軸上矩形波函數(shù)的負(fù)荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)方法，其特征在于:所述的信息存儲(chǔ)設(shè)備中存儲(chǔ)多個(gè)工況特征量的狀態(tài)時(shí)序監(jiān)測(cè)結(jié)果和還存儲(chǔ)不同的生產(chǎn)環(huán)境下多個(gè)空分設(shè)備的工況波動(dòng)信息數(shù)據(jù)和各工況調(diào)節(jié)功能部件的修復(fù)方案。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空分設(shè)備工況波動(dòng)的修復(fù)方法，其特征在于:所述的構(gòu)建轉(zhuǎn)錄因子陣列和狀態(tài)酶陣列，是通過(guò)實(shí)時(shí)狀態(tài)運(yùn)算構(gòu)建轉(zhuǎn)錄因子和狀態(tài)酶陣列，并聯(lián)合映射到各工況調(diào)節(jié)功能部件的修復(fù)方案，獲取相應(yīng)的歷史運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和工況波動(dòng)修復(fù)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)空分設(shè)備的在線(xiàn)工況修復(fù)，及時(shí)排除潛在故障，保障設(shè)備的良性運(yùn)行，其具體步驟如下所示: 6.1)確定系統(tǒng)工況負(fù)荷監(jiān)測(cè)點(diǎn)位L:
L= (Ii I i = I, 2,…，η} 6.2)通過(guò)原始工況狀態(tài)陣列統(tǒng)計(jì)，得到正常運(yùn)行的工況數(shù)據(jù)Τ°:
T0 = It0iIi = 1,2,…，η} 6.3)通過(guò)對(duì)工況負(fù)荷狀態(tài)數(shù)據(jù)分析，得到正常運(yùn)行工況波動(dòng)區(qū)間
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK103558837SQ201310470620
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】龔勛, 馮毅雄, 譚建榮, 王曉麗, 鄭浩 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)