状态监测与故障诊断技术 在多喷嘴水煤浆气化设备管理上的应用

谢泽宇，王欣(江苏索普化工股份有限公司，江苏 镇江 212006)

0 引言

多喷嘴水煤浆气化技术因碳转化率高、科学环保、操作简便，在众多煤化工企业中得到了广泛应用。多喷嘴水煤浆气化装置受气化炉运行周期所限，一般都设有备用炉且检修频率较高，因此其相关设备运行稳定性直接影响着企业的正常生产和经济效益。然而，由于气化装置主要动/静设备运行常处于高温高压、介质腐蚀冲刷的恶劣环境，很容易出现各种故障问题。

为了能够使气化主要设备维持稳定的运行状态，更加高效、安全完成生产任务，日常的设备管理工作十分重要。在设备维保过程中，状态监测和故障诊断技术是十分高效的管理模式，对此本文将针对水煤浆气化装置动/静设备维保相关内容进行分析，并提出状态监测、故障诊断技术以及具体应用措施。

1 相关概念与技术介绍

随着我国煤化工产业的快速进步与发展，多喷嘴水煤浆气化装置设备的整体性能得到了明显提升，但也对其维护保养等管理工作提出了更加严格的要求。因此，在实际维保工作中，多喷嘴水煤浆气化单位要充分了解气化设备的特点，从配置和维护措施等角度入手，提升设备的整体维护保养层次，构建一个高效的设备维保管理模式。状态监测和故障诊断技术是一种新型、高效的设备管理方式，也是目前最适合多喷嘴水煤浆气化设备管理的一种运行模式。

1.1 气化设备管理概述

多喷嘴水煤浆气化装置生产工作具有十分突出的连续性特征，而且气化相关设备管理所涉及的问题十分广泛。为保证连续生产，设备维修时间通常都只有短短的几十天[1]，这也在一定程度上提高了气化设备管理的难度。对此，必须要保证气化设备能够在长时间运行过程中得到及时有效的维护保养，降低设备出现故障问题的概率。在此基础上，还需要对设备展开周期性养护，供应齐全的设备配件，同时利用先进的监测手段提高设备维护保养的有效性，确保气化主要设备可以维持在一个稳定安全的运行状态。

气化设备的日常管理工作首先要制定出科学合理的设备维护方案，确保设备当中的一些共性问题得到一致性处理。同时，在维护过程中，还需要从技术和使用规范两个角度入手，既要在遵循维修原则的基础上保证相关设备整体质量，还要对技术方面进行分析，提高化工设备运行的稳定性和可靠性。在实际维保工作中，还要做到投入最少的人力和物力资源，有效缩短维护周期，这样才可以有效提高化工产业的生产效率与经济效应。在气化设备维护时间方面，以往的化工设备维护工作基本上都停留在设备维修技术层面。对此，在气化设备管理工作中，必须要将经济性和维护效率作为工作核心要点，在设备维护周期内，尽可能地减少机械设备的维护费用，使其经济投入能够满足化工企业生产条件和生产环境，利用先进的化工设备维护模式，提高维护工作的整体质量。

多喷嘴水煤浆气化装置设备的维保过程，其主要工作并不是简单地拆卸与更换零部件，而是要采取一系列技术与维修方法，确保装置内设备可以恢复到正常工作状态，提高气化设备的稳定性和长周期运行能力。

1.2 状态监测和故障诊断技术综述

所谓状态监测，就是通过特定的方法和技术，实时监测设备运行状态的过程，也包括对设备维修维保期间的部分重要参数进行记录。而故障诊断的内容主要是，对状态监测中所获得的信息进行及时接收，然后系统将监测所得信息与设定值或允许值对比，当监测信息有异常时，则通过系统智能分析，及时发现故障的类型属性和主要原因，对故障问题及时掌控，并对下一步所要采取的应对措施提供依据和指导，以便采取最合理的措施使设备恢复正常运行状态，用科学、高效的方法来提高设备的运行效率和安全性。状态监测和故障诊断技术运行模式如图1所示。

图1 设备状态监测与故障诊断运行模式

2 在多喷嘴水煤浆气化设备管理上的具体应用

气化装置内有数量众多的动设备和静设备，包括各种离心泵、往复泵、搅拌器、压力容器、压力管道等等，其设备本体或主要部件在长期高温高压、介质腐蚀冲刷条件下运行易发生损耗，或者本身即存在缺陷，会使设备产生振动异响、渗漏、超温等故障，轻者影响设备运行效率，重者可能导致设备跳停，甚至导致全系统停车，状态监测与诊断技术在动、静设备管理上的应用具有重要价值和指导作用。

2.1 动设备状态监测与诊断技术

动设备状态监测技术是指利用监测仪器对设备整体或局部位置进行监测，获得设备运行状态的某些参数，然后将参数信息记录、存储，再由系统自动分析，最后做出反馈，为后续的设备故障诊断提供所需要的基础信息。

目前，气化装置最主要的动设备状态监测技术为振动监测，因为动设备的运行状态最能通过振动参数反映出来[2]。其中，又以离心泵和磨煤机上的应用最多，通过振动传感器，获取设备本体或其他部件的某些重要状态参数，如：振幅、位移、加速度等，然后通过数据处理提取相关特征信息，分析出有用的数据，进而判断振动来源及故障类型，对中不良、轴承损坏、齿轮磨损、叶轮汽蚀、电机异常等故障均可判别，进而为后续处理提供依据。

2.2 静设备状态监测与诊断技术

气化炉是气化装置的核心设备，运行时内部温度高达1 200 ℃左右，由于内部耐火砖寿命或者质量问题，以及操作参数不当、煤种变化等原因，气化炉表面会出现超温现象，严重影响气化炉的安全运行。另外，气化装置的压力管道也多在高温高压条件下运行，由于介质腐蚀、外力碰撞、焊缝沙眼或者是在多种因素共同影响下易产生渗漏故障，高效准确的静设备状态监测与诊断技术不仅关系企业经济效益，也直接影响安全环保效益。

目前，气化静设备最重要的监测技术就是温度监测技术，更加精密的监测技术主要为无损探伤技术。

2.2.1 温度监测与诊断技术

温度是气化装置内静设备最重要的特征参数之一。水煤浆的气化过程本身就是一个强放热的化学反应，气化装置内的主要静设备运行时内部均处于高温状态，因此可以通过实时监测温度的变化来分析设备运行状况的变化，进而诊断出静设备本体是否发生故障以及故障类型，并可以进一步分析出故障原因，如参数设定是否合适，填料、构件等是否损坏失效等。随着科学技术的进步，温度监测技术发展迅速，种类丰富，可满足不同设备、不同运行条件的需求，气化装置静设备主要采用热电偶技术和辐射测温技术。

2.2.2 无损探伤技术

无损探伤技术是一种常见的化工设备监测技术，广泛应用于压力容器、压力管道等特种设备的监造、检测上。无损探伤检测的技术种类十分多元化，比较常见的检测技术包括射线检测、超声检测和磁粉探伤检测。其中，射线检测可以检测到设备和管道上的裂纹状况、焊缝缺陷状况、母材气孔状况等。超声检测利用超声波与设备内件的相互作用，获取声波在设备中透射状况、反射状况、散射波状况的数据，然后自动分析，以满足设备和管道检测的要求。磁粉探伤技术通过分析钢铁表面的磁导率，来判断设备表面是否存在缺陷。通过无损探伤技术可以精确检查设备内部是否出现了故障问题，充分保证了设备在后期使用过程中的工作性能。

3 技术应用的相关措施

3.1 日常巡检

通常情况下，岗位操作人员的日常检查工作包括了所有化工设备类型。在检查过程中，要能够在第一时间发现化工设备上的故障问题以及出现安全问题的征兆，并针对这些问题给出相应的维护方案与解决措施。同时，在检查频率方面也要与化工设备运行环境和运行价值等方面联系在一起，针对化工生产过程中一些较为重要的设备，检查频率可以进行适当提升；而针对一些不经常使用的设备，检查频率可适当放宽。操作人员要严格遵循维护管理规定来操作，将工作期间所产生的各项数据记录下来，确保设备检查工作能够顺利进行，提高维护工作的实施效率。除此之外，在实际检查工作中，技术人员还要提前对检查内容进行编制，设置科学合理的检查周期，并需结合具体生产情况，选择一系列较为关键的技术参数，针对一些至关重要的机械设备给予文字形式的说明，使其后续的维护管理工作能够有序进行。

3.2 定期检验

在生产过程中，岗位员工都要充分认识到设备运行的重要价值，制定出完善的设备维护检修计划，全面了解设备的检查周期。同时，气化设备检查工作还要与年检工作有效结合在一起，在具体检修工作当中，可以在提高化工设备拆卸效率的基础上，使检查工作能够具有深入性和科学性特点，将设备内部或零部件磨损与腐蚀情况记录下来，以此来加强设备维护工作的针对性。另外，还要记录关键的参数和数据，为设备可能出现的故障处理提供可靠的数据基础。

3.3 精密检查

除了岗位人员日常和定期检查，气化主要设备还需要实施针对性的检查与维护工作，利用更加精密且先进的测量工具、检测仪器，如对管道和容器进行无损探伤、超声波测厚等，对主要设备运行期间可能出现的故障类型与故障征兆进行确认，了解化工设备出现故障问题的根本原因，从而凸显出检查检验工作的整体层次。如果设备没有出现任何故障问题，那么就可以继续保持生产工作；一旦发现了故障问题出现的迹象，检查设备故障问题是否严重，通过分析诊断技术采取最为合理的应对措施。

3.4 落实故障诊断技术

不仅在气化设备运行期间，需要制度化地将振动监测技术、无损探伤技术、超声检测技术等应用其中，而且在检修过程中也必须保证其技术应用。首先一定要提前判断设备可能出现的各种故障问题，将问题控制在准备工作之前，以此来保证化工设备能够维持在一个稳定的运行状态，这也是确保化工生产能够安全稳定运行的基础，为后期企业经济效益提升也奠定了良好基础。在气化设备实际运行过程中，一旦出现故障问题，维护人员就可以利用故障诊断技术来进行深入分析，通过检查设备内部的特征信号，对其中存在的问题和故障危害程度进行科学诊断，在全面了解故障发生原因和位置之后，加强检修工作质量与合理性。如果故障诊断技术没有落实到位，对化工设备的整体使用性能就会造成严重影响。这也说明，提升故障诊断技术的应用效果，是保证企业整体生产稳定性和安全性的基础条件。

4 结语

状态监测与故障诊断在多喷嘴水煤浆气化装置设备上的应用实施，可以保证多喷嘴水煤浆气化设备的高效运行，为企业创造更好的经济效益。这不仅提高了设备管理的整体效率，还有效保障了企业的安全、环保生产。随着科技的迭代更新和环保要求的日益提高，多喷嘴水煤浆气化装置需要更加高效、合理的设备管理方式。状态监测和故障诊断技术同时也在不断迭代更新，具有相当大的发展潜力，多喷嘴水煤浆气化企业需要重视状态监测和故障诊断技术的发展与应用，这样才能够确保企业生产能够满足社会发展的要求。