探究石化行业电气设备状态监测与故障诊断

＊隋美红

（中海油石化工程有限公司 山东 266101）

在石油化工行业运行中，通过电气设备状态监测的运用，可以根据行业的运行特点，进行电气设备的检修及维护，稳步提升设备的使用效率，为行业的高质量发展提供参考。但是，由于石化行业的特殊性，在电气设备使用中，经常遇到状态监测不合理及故障诊断不及时的问题，这种现象不仅会影响设备的使用效率，也会增加设备的管理隐患，无法满足行业的持续化发展需求。因此，对于石化行业而言，需要将电气设备的状态监测作为重点，仔细分析引发设备故障的原因，之后通过各项影响因素分析，提高电气设备的运行效率，满足行业稳步发展需求。

1.石化行业电气设备状态监测的必要性

结合石化行业的发展特点，电气设备作为石化行业十分重要的组成部分，通过状态监测方案，可以保证设备的正常运行。一般情况下，石化行业电气设备状态监测的必要性如下：第一，节约成本，满足行业的经济化发展需求。根据石化行业电气设备的使用情况，通过设备状态的状态检修，设备维护人员可以根据设备的使用情况，迅速分析引发故障的原因，之后通过故障问题的检查及部件损坏问题的分析，降低设备的成本，从而实现行业经济化运行及持续发展的目的；第二，及时排查设备隐患，消除设备安全隐患。在石化行业电气设备的状态检修中，通过设备故障检查方案的确定，可以帮助设备维护人员及时发现设备隐患，之后通过各项影响因素的分析，设置实时性的检修方案，避免设备安全隐患的出现；第三，加强对设备的保护。根据石化行业电气设备的使用情况，在状态监测中，设备维护人员可以根据设备的使用状态、运行温度等，对设备系统进行快速检查，有效延长设备的使用状态，逐步提升行业的竞争力[1]。

2.电气设备事后维修与状态维修的比较

电气设备发生了故障并实施维修这种方式叫做事后维修，这种维修方式通常情况下适用于生产影响力小、且非重点设备。以时间为基础预防检修方式叫做定期维修，这种检修方式主要以预防为主，在工厂中其维修不仅有大修还有小修。指的是检修的电气设备到规定时间之外，无论处于哪种状态都需要检修。

预防性定期检修在石化等电气设备系统安全运行中起着非常重要的作用。而且随着用电单位要求的提高，同时石化系统在实际发展的过程中，已经逐渐的将高电压和大容量作为发展的方向。但是对于这种检修方式在具体试验前必须要断电，但是有的电气设备不能随意的退出运行，因为当退出之后会关系到判断的准确性，而且这种方式还无法处理两次检修之间的事故。在20世纪70年代，美国提出了状态检修。这种检修方式主要将设备状态作为基础，进而有针对性地对设备实施检修，基于此，使得设备可用率得到提升，还能降低检修的相关费用。

3.石化行业电气设备的故障问题

(1)接触电阻增大的问题

石化行业电气设备存在着接触电阻增大的问题。在石化行业的电气设备长期使用中，存在着电气设备运行周期长、设备振动、氧化频发等问题，这些现象不仅会引发设备松动问题，也会出现电流过载的现象，如果上述问题不能及时处理，会降低设备的使用效率，无法满足行业的高质量发展需求。如：在电气设备维护及管理中，设备维护人员要定期检查电机状态，但是，由于以往电气设备的特殊性，检修难度较大，最终会影响设备的运行效果[2]。

(2)电气设备安装的问题

在石化行业中，电气设备安装不当是较为常见的：第一，在电气设备安装中，设备安装存在着不规范的问题，在这种因素的影响下，会降低设备的运行效率，严重的会导致设备停运。第二，元件性能不足，设备性能下降。根据电气设备的使用情况，在电气设备的元器件安装中，存在着元气件性能不足的问题，这种情况会影响设备的连接状态，最终缩短设备寿命，无法实现设备的正常使用。第三，设备维护人员。在石化企业的元器件安装中，受到设备的使用效率滞后的限制，会降低设备的寿命，无法满足行业的持续发展需求。因此，在石化行业运行及电气设备状态检修中，为了保证设备的正常运行，设备维护人员应该将设备管理作为重点，结合电气设备的使用情况，分析设备使用中的故障问题，之后通过电气设备安装情况的分析，提高电气设备的运行效果，满足行业的持续发展需求[3]。

4.石化行业电气设备状态监测的诊断

(1)明确设备状态监测方案

结合石化行业的运行特点，在电气设备状态检修中，为了更好地提高电气设备的使用效率，设备维护人员应该结合设备的运行特点，确定设备状态和监测方案，并结合以往经验，对设备的状态及系统维护进行分析：第一，在石化行业运行中，设备维护人员应该根据设备的使用情况，设置运保中心配电调度系统，通过该种系统的设计，可以设置自动化的采控站，之后通过运保中心、作业调度、集中控制等设备的运行，发挥状态检修的优势，为电气设备的使用及管理提供参数支持。第二，在集控站自动化系统设计中，设备管理者要根据石化行业电气的运行状况，设置自动化的电网调度方案，通过该系统的设计，可以帮助设备实现承上启下的作用，最终充分发挥设备的使用优势，为设备的信化采集、监视方案的确定及控制系统的协调等提供数据支持。而且，在集控站处理系统设计中，会按照电气设备的使用状态，分析状态监测方案，展现配电系统自动化运行的目的，为行业的高质量运行及持续化发展提供参考。第三，在状态检修技术使用中，通过高压GIS开关柜、变压器及发电机组等设备的运用，需要结合石化行业的运行状况，分析电气设备的运行状态，之后在各种检修方案使用的情况下，通过离线检修、运行巡视、预防性试验等，保证设备在正常的符合性运行，展现设备维护及设备管理的优势[4]。

(2)设置完善的在线监测系统

在石化行业运行中，电气设备状态监测的重要性日益显著，结合行业的发展特点，及时引入在线监测系统，展现设备正常使用及维护的价值。通常情况下，在线监测系统设计中需要做到：第一，在线监测系统平台搭建中，系统主要由SCADA监控、保护测控、电脑巡查等系统组成，其基本的设备结构如图1所示。在监测系统设计中，通过故障录波系统、GPS时钟系统等设备的运用，达到设备一体化、安全性的运行目的。而且，通过完善在线系统平台的设置，可以实现对电气设备的状态监测，之后通过事件记录、系统分析及状态评估等，实现设备正常使用的目的[5]。第二，在线监测数据的筛选及确定中，设备维护人员需要根据设备的使用状态，对电气设备参数、保护定值等进行分析，之后对设备进行归类处理，最终实现数据全面分析及故障筛选的目的，逐步提升设备的使用效果，为行业的高质量发展提供参考。第三，结合在线监测系统的使用情况，为提高电气设备的监测及管理效果，应该结合设备的使用情况，进行在线监测的数据分类。如：在监测系统使用中，设备维护人员要根据数据的使用情况，分析设备的使用状况，之后通过告知信息、事故信息及提示信息等内容的综合分析，避免数据资源处理混乱问题的出现，展现系统使用的优势，实现电气设备在线监测的目的[6]。

图1 电气设备状态检修流程

(3)确定诊断方法使用方案

通过对石化企业运行状况的分析，在电气设备状态监测中，设备维护人员应将设备状态诊断作为重点。在以往的设备使用中，由于设备存在着滞后性的问题，部分电气设备在不明确及不连续的情况下进行数据监测，而且，在监测部位越多的情况下，监测的周期也就越短，从而降低电气设备的监测效果[7]。如果在石化行业运行中，不能及时设置电气状态检修方案，不仅会影响行业的经济运行，也会限制行业的发展，无法满足行业的经济化发展需求。因此，在设备诊断中，该设置如下方案：第一，设备维护人员为了更好了解电气设备的使用情况，在设备诊断中，需要仔细分析设备的工作量以及无法检测的问题，如通过人工神经网络、模糊理论、遗传算法等技术的运用，可以分析诊断技术使用中存在的不足，而且也可以按照针对效果，分析石化企业运行中存在的问题，之后选择高效的处理手段，实现诊断方法高效利用的目的。第二，在设备诊断的状态监测中，为了更好的提高设备维护的效果，设备管理人员要根据电气设备的使用情况，分析设备的损伤状态，之后按照设备模型的参数情况，确定低风险、高风险等设备类型，保证电气设备的正常运行。第三，结合设备诊断的情况下，需要结合设备的使用情况，提出模糊控制运动模式，在该模型设定的情况下，可以保证各项参数得到全局化的控制，通过隶属函数的确定，分析电机组的故障问题，最终实现故障诊断及故障处理的目的[8]。

5.电气设备监测与诊断技术的发展

在高新技术和数字理论的应用下，人工智能技术的发展，为监测和诊断提供发展的空间。其监测和诊断等方面所包含的内容相对来说比较多，其中最主要的内容有信号检测、信号处理和特征提取、状态判别和分类、趋势预测等。在实际监测期间，设备系统的整体状况作为判断状态的主要依据；而在进行故障诊断的过程中，状态分类就是发现设备存在异常现象，对故障问题深入的研究并实施分析，明确故障发生的主要原因，进而为诊断提供一定的依据。

(1)现代传感技术在电气设备监测中的应用

现代测试技术其整体的主干主要以信号采集和信号传输以及信号处理为主，其中在其测量和监测等方面传感作为首要的步骤。在科技技术不断发展背景下，在电气设备检测的过程中，新的测量传感技术已经全面引入并应用，由此发展技术让传统的电气设备的测量范围进一步的扩大，如光纤传感技术和噪声监测技术以及红外监测技术等，一定程度上让测量准确性得到提高，进而促进电气设备监测和诊断技术的发展。

对于一种基于单片机的高压断路器综合在线监测系统进行分析，能够实现对微安极泄漏电流的测量，其中还通过绝缘泄漏电流传感器；针对断路器触头速度和行程，通过直线位移传感器来监测；对霍尔电流传感器分合闸线圈回路电流和储能电机电流全面的跟踪，一定程度上实施多参量的综合监测，进而实现对断路器机械性能系统的判断，促使工作人员更好地掌握断路器运行的整个状态。

(2)信号处理技术在电气设备诊断中的应用

通过信号处理能够实现对有用信号的增加，提炼出信号特征，从中了解到是否存在故障，进而实现故障诊断。在其诊断等方面为相关信号处理技术的发展提供前提条件，如时域分析、小波分析、小波包分析等信号处理提取技术。在电气设备故障诊断中，对小波分析信号处理提取技术进行相应的介绍，在小波变换域中，基于信号和随机噪声不同的模极大值，通过小波变换的多分辨率性质，提取信号和噪声在多尺度辨别空间中的波形特征，进而使其能全面地监测出波形信号。通过小波分析从某种程度上来看能将故障发生时间等信息充分的反映出来，还能全面的监视电气设备运行的实际状态，进而实现故障诊断。

(3)诊断方法的应用

在实际诊断的过程中其描述等方面不能通过传统数学方法，而对于人工智能技术进行分析，由于善于对人类处理问题过程的模拟，很容易参照人的特点在这一领域中得到应用。以专家系统和人工神经网络以及遗传算法等人工智能技术为例，对于这些人工智能技术进行分析除了具有一定优势之外，还具有缺点，他们自身并不是孤立的。

要想更好地诊断使其获得好的效果，很多情况下需要相互的结合。对石化系统进行分析较为复杂，再加上故障类型多样化，针对系统的状态和断路器分闸速度之间的关系，从某种程度上来看无法通过精确数字模型表示出来，提出通过模糊控制加强对断路器开断速度特性运动模型的构建，针对模糊模型的隶属函数，通过遗传算法全面的优化，在全局中使得智能操作模糊控制的隶属函数得到优化，最终获取优化后的隶属函数，从而为断路器智能控制的理论提供新的思路。对大型汽轮发电机组故障诊断问题提出了新的诊断方法，其中此诊断方法为多层次多分布式混合智能诊断方法，也就是通过模糊逻辑实施数据预处理，并充分的利用模糊神经网络对故障问题实施分类，通过专家系统寻找故障发生的主要原因。对于这种混合和组织技术进行分析，一定程度上将是日后发展的主要方向。

6.结束语

总之，在石化行业运行及电气设备状态检修中，为了保证设备的正常运行，设备维护人员应该将设备管理作为重点，结合电气设备的使用情况，分析设备使用中的故障问题，之后通过故障引发因素的分析，设置针对性的处理方案，逐步提升设备的使用效率，为行业的稳步运行及经济发展提供参考。通常情况下，在石化行业电气设备状态监测中，设备维护人员应该结合行业的运行特点，通过设备管理及设备使用情况的分析，设置状态监测方案，之后通过在线监测系统的运用、设备状态监测方案的确定等，提高石化行业电气设备状态监测的整体效果，实现行业经济运行的目的。