往复式压缩机组日常维护操作智能化改造技术分析

樊兴科

（北京杰利阳能源设备制造有限公司，北京 100101）

1 概述

往复式压缩机组作为一种通用机械，在社会经济发展和国民生活水平提高中具有重要的地位，广泛应用于石油化工行业，受早期生产制造技术和智能化技术的限制，设备所配置的仪表、阀门绝大部分需要人工就地操作，因此，压缩机组日常维护操作需要依靠有一定经验的专业技术人才维护操作，而一位合格的压缩机维护技术人员至少需要2 ～3 年的培养周期，人员培养成本非常高；并且其所使用的场所属于高危环境，安全操作维护尤为重要；同时，油气田分布点多面广、战线长的特性，需要大量的技术人员做日常操作维护；并且近年来，油气田推行数字化、智能化和智慧油田的发展模式，气田生产区域基本全部推行无人化管理，而作为集输增压的核心设备，压缩机组的日常操作维护成为最大的制约条件。

早期油气田发展迅猛，配置了大量智能性低的往复式压缩机组，只有部分核心采气工艺处理厂和储气库所配置设备的智能性相对较高，且智能化技术作为当下一个高端热度技术课题，研究使用成本非常高，本文主要结合20 余年的压缩机组技术维护管理经验，针对目前往复式压缩机组日常操作维护的特性，通过运用最经济适用的智能化技术的升级改造，使得压缩机组实现远程智能巡检维护操作，从而提升压缩机组的安全可靠性和降低日常维护管理成本，促进和提升油气田智慧油田的发展脚步。

2 往复式天然气压缩机组智能性技术现状

目前，集气站所使用的往复式压缩机组主要为整体式天然气压缩机组，控制系统采用西门子S7-300 系列可编程控制器，通过压力变送器、热电偶、热电阻、开关量震动开关、转速传感器等部件实现压缩机组启运时和运行期间压力、温度、振动和转速实时监测，且PLC控制系统具备就地设置压力、温度、转速报警保护功能，并通过MODBUS RTU 进行实时通讯，上位机可以通过PLC获得机组所有运行信号，并可以下达远程启停指令。

压缩机组工艺进气阀门、加载阀门、外输阀门、放空阀门、燃料气阀门及启动气阀门均为手动阀门，压缩机组日常操作维护均需要人工就地操作；近年来，由于油气田气量衰减，部分集气站需要频繁调整压缩机组运行工况，同时受冬季低温影响，用户生产单井易低温冻堵，需要频繁开关井，每次开关井操作时，场站需要维护人员配合手动操作控制压缩机组进气压力，确保压缩机组安全平稳运行，而这个过程操作频繁，持续时间2小时左右，基于最经济适用原则，场站推行多样化智能化改造，实现机组生产气量、进气压力远程自调节功能，解决场站压缩机组生产工况频繁变化的生产问题，以保障压缩机组安全平稳运行。

压缩机组日常维护目前主要靠人发现问题进行处理和定期性预防维护保养，确保压缩机组安全平稳运行；而油气田的特性“点多面广、战线长”需要大量的人力物力管理，目前的维护方式，制约性很大，由于生产跨度大和成本影响，压缩机组仅依靠人的主管判断维护，有很大的随机性，存在过度维护缺陷，同时，致使人员疲于应付日常性维护工作。

为了提升压缩机组巡检维护智能性，科学运用智能化工具与设备巡检维护技术标准相结合的方式，实现压缩机组远程智能监控设备运行状态，远程预测诊断设备使用性能，更科学地安排人员对有隐患的设备进行专项巡检维护，对于正常的设备减少维护频次，有效降低维护人员成本和频繁性日常维护工作成本，同时，提升设备运行安全可靠性和使用效能。人工主要巡检内容及智能性现状如表1。

表1 人工主要巡检内容及智能性现状

3 巡检技术分析

3.1 智能巡检技术介绍

智能巡检主要利用智能语音识别、移动终端和中控端控制智能设备到指定的位置，通过关键技术准确获取外界环境信息，检测对象相应指标数据，并将相关数据采集收集传输到客户端，是一种适用于多种环境下具备多种功能的移动设备。从移动方式上大致包括三种：轨道悬挂式、地面移动式以及管道滚动式。

视频监控采集数据，通过自带摄像头智能识别检查项目，采集巡检对象相关信息，并传回相应的数据；采集数据分析，将采集回来的数据分析判断筛选，结果输送到用户客户端，提高工作效率；自主导航回充，当巡检任务结束后，能够根据充电桩发出的信号回航充电。

3.2 智能技术目标与功能

（1）压缩机组外观检查实现远程监控检查，确保存在隐患的设备第一时间得到巡检维护，确保机组使用效能和安全可靠性。

（2）压缩机日常油水液位实现远程监控，有针对性的补加油水液位，降低频繁性维护成本。

（3）压缩机组大部分漏点实现远程监控，确保漏点设备及时高效地得到维修解决，保障设备安全平稳运行。

（4）解决油气田压缩机组无人化场站点多面广、生产跨度大的维护管理成本和安全质量问题，替代传统的人工巡检，降低维护成本和提高设备运行安全可靠性。

4 场站智能巡检升级说明

4.1 主要改造内容说明

人工智能产品为新型市场产物，其定制开发成本非常高，尤其智能运算和自诊断功能，费用几百万至几千万的成本，结合用户生产实际情况和多年的设备维护自主管理成果，以最经济适用的方式，解决生产最实际迫切的问题，主要升级内容如下。

（1）结合压缩机组外观和安装使用场所特性，建议围绕压缩机组主要三面（飞轮端、空冷器、压缩缸）增加U 型导轨和轨道巡检机器人，实现手动和自动远程视频监控设备使用运转情况，同时具备拓展智能识别预警功能，根据用户需求而定。

（2）通过远程视频智能监控，实现动力缸、飞轮、曲轴箱、压缩缸、高位油箱、缓冲罐、分离器、风机涨紧轮、水泵涨紧轮、皮带等工艺管件的性能远程监控，更精准高效地维护管理设备，有效提升设备的安全可靠性。

（3）根据场站区域特性，智能升级建议选用防爆挂轨式巡检机器人，设备本体无须改造，不会影响原设备使用性能和后期检修维护，同时选用的防爆挂轨式巡检机器人自带客户端和手机移动端，无须单独开发，成本相对很低。

4.2 预期效益说明

（1）目前场站压缩机组多数采用定期巡站服务模式，每台机组每周巡检至少2 次，每次巡检需要4 人1辆车，生产跨度大的区域，为保证设备运行可靠性，需要设立多个巡站服务点，即需要多组人员同时开展日常巡检维护工作；运用远程智能化巡检技术后，通过远程监控和预警系统，实现针对性巡检服务。如某区域有5座集气站10 台压缩机组，场站跨度100km 以上，每次巡检4 人1 辆车，至少需要2 天完成巡检，智能化以后可以做针对性巡检，1 天可完成所有站点机组巡检，同时可以与定期预防维护维护相结合，缩减巡检频次，使维护人员有更多的精力做高价值的预知预防维修工作，提高设备使用的安全可靠性。

（2）油气田多数场站均实现无人化技术服务模式，受定期巡检的制约，设备部件的外观性能失效存在很大的随机性，而智能化后，可实现全天24 小时远程监控和预警，可有效确保压缩机组的安全可靠性，同时可高效率地维护管理设备，有效提升设备维护管理水平。

5 结语

早期场站所配置的压缩机组智能性相对较低，需要人力成本较大，通过智能技术应用，可以实现压缩机组远程智能监控设备运行状态，远程预测诊断设备使用性能，更科学地安排人员对有隐患的设备进行专项巡检维护，对于正常的设备减少维护频次，有效降低维护人员成本和频繁性日常维护工作成本，同时提升设备运行安全可靠性和使用效能。