關(guān)于成品油長輸管道站場高壓電機(jī)維護(hù)管理的探討

林明建

摘要：本文針對成品油長輸管道站場高壓電機(jī)維護(hù)方面存在的問題，提出了將PHM故障預(yù)測和健康管理技術(shù)應(yīng)用到輸油站場輸油泵高壓電機(jī)中的設(shè)想，探討了PHM技術(shù)在成品油管道站場高壓電機(jī)的應(yīng)用，并指出PHM在應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：高壓電機(jī);故障及維護(hù);PHM

高壓電機(jī)為成品油長輸管道站場離心泵驅(qū)動(dòng)的核心設(shè)備，具有扭矩高、輸出功率大以及耐受沖擊等優(yōu)越性能，因此在成品油長輸管道站場中得到了普遍應(yīng)用。電機(jī)發(fā)生各種故障將影響管道輸量甚至停輸造成較大經(jīng)濟(jì)損失，電機(jī)故障對輸油泵也可能造成嚴(yán)重破壞，對現(xiàn)場操作人員人身安全會(huì)造成極大威脅。因此，密切監(jiān)測電機(jī)運(yùn)行狀況，并對電機(jī)健康和故障預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果開展合理維護(hù)工作，對及時(shí)消除設(shè)備故障具有重要理論意義和實(shí)用價(jià)值。

1高壓電機(jī)常見故障及維護(hù)現(xiàn)狀

1.1高壓電機(jī)常見故障

高壓電機(jī)常見故障有振動(dòng)大、軸承運(yùn)行溫度高、運(yùn)行聲音異常、繞組絕緣電阻低、繞組溫度高、三相電流不平衡、部件銹蝕或接線松動(dòng)、接線端子過熱等，除去裝備制造安裝過程原因外，既與運(yùn)行環(huán)境高溫、高濕、粉塵或化學(xué)污染腐蝕、電源質(zhì)量（諧波等）、頻繁啟動(dòng)有關(guān)，也與日常維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)或保養(yǎng)不當(dāng)?shù)纫蛩赜嘘P(guān)。

1.2電機(jī)維護(hù)現(xiàn)狀

目前，成品油長輸管道站場高壓電機(jī)維護(hù)主要分為日常巡檢維護(hù)、預(yù)防性檢修維護(hù)和故障應(yīng)急處理等。（1）日常巡檢維護(hù)。輸油站場值班人員按規(guī)定時(shí)間對高壓電機(jī)巡視檢查，定期對電機(jī)盤車和加注潤滑脂或潤滑油，在巡檢查過程中如發(fā)現(xiàn)電機(jī)出現(xiàn)異常狀態(tài)，會(huì)立即采取停泵或其他應(yīng)急處理方式，以最快速度保證電機(jī)停運(yùn)，避免設(shè)備故障擴(kuò)大和事故發(fā)生。（2）預(yù)防性檢修維護(hù)。制定以月、季、年等為周期維護(hù)或檢修計(jì)劃，對電機(jī)各部位進(jìn)行全方位認(rèn)真檢查與維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。定期開展電機(jī)接線盒防潮、絕緣電阻、吸收比、電機(jī)繞組電阻測試;開展相應(yīng)電流互感器、電纜、溫度探頭、振動(dòng)探頭試驗(yàn)或測試，電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后更換潤滑油和軸承。（3）故障應(yīng)急處理。根據(jù)歷年發(fā)生故障，整理、分析制定相對完備的應(yīng)急處理方案，定期進(jìn)行培訓(xùn)，組織預(yù)案演練，保證值班人員在遇到問題時(shí)能快速處理，減少突發(fā)停機(jī)事故發(fā)生。此項(xiàng)工作需值班員具備較強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力和應(yīng)急反應(yīng)能力。

1.3現(xiàn)階段電機(jī)維護(hù)遇到的問題

現(xiàn)階段，在高壓電機(jī)維護(hù)中，通常會(huì)遇到如下一些問題。（1）當(dāng)高壓電機(jī)故障時(shí)，由于故障報(bào)警信息誘因不僅僅局限于某些特定部位或特定元器件，可能是因其上級供電電源或開關(guān)柜故障引發(fā)電機(jī)異常，因此對故障判斷，在很大程度上是基于維護(hù)技術(shù)人員自身經(jīng)驗(yàn)。（2）假設(shè)電機(jī)異常狀態(tài)是由上級電源或開關(guān)柜故障造成，但該部分表值數(shù)據(jù)并未觸發(fā)報(bào)警閾值，值班人員有可能會(huì)忽略該異?，F(xiàn)象。（3）前期建設(shè)的輸油站場高壓電機(jī)大部分為進(jìn)口西門子電機(jī)，軸承、密封件、溫度探頭等均為進(jìn)口備件。由于進(jìn)口備件進(jìn)貨周期長，價(jià)格比較昂貴，配備數(shù)量較少，無法保證同時(shí)有幾臺(tái)電機(jī)突發(fā)故障時(shí)能得到及時(shí)處理。（4）高壓電機(jī)體積較大，也比較重，其核心部件為電機(jī)內(nèi)部繞組、定子和轉(zhuǎn)子。其核心部件的維修無法在輸油站現(xiàn)場開展，需要將電機(jī)返廠拆解維修，整體維修作業(yè)時(shí)間較長。

2高壓電機(jī)PHM技術(shù)探討

PHM（PrognosticandHealthManagement）即故障預(yù)測與健康管理，是基于視情維修（ConditionBasedMaintenance，CBM）升級發(fā)展而來的一門用于設(shè)備故障預(yù)測和健康管理的技術(shù)，利用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息，通過各種故障模型和人工智能算法，監(jiān)測、診斷、預(yù)測和管理設(shè)備健康狀態(tài)，最終目的是實(shí)現(xiàn)從“事后維修”和“定期維修”到“視情維修”和“基于狀態(tài)的維修”的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)基于設(shè)備狀態(tài)的維護(hù)和自主式保障。目前，國內(nèi)PHM技術(shù)在風(fēng)電機(jī)組上研究較多，可以在此基礎(chǔ)上開展成品油長輸管道站場高壓電機(jī)PHM技術(shù)探討[2]。

2.1數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)

成品油長輸管道站場高壓電機(jī)數(shù)據(jù)采集主要使用數(shù)字化傳感器、電流互感器、熱電阻、振動(dòng)探頭等手段獲取能夠反映電機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的PHM提供所需數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)處理主要是對原始采集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、去噪以及相關(guān)特征的提取和選擇，為后續(xù)研究能夠獲得較高精準(zhǔn)度提供保障。

2.2狀態(tài)評估、故障診斷和預(yù)測

狀態(tài)評估被用來評估電機(jī)當(dāng)前狀態(tài)以及退化程度，然后根據(jù)評估結(jié)果決定是否對電機(jī)進(jìn)行診斷。故障診斷被用來執(zhí)行診斷檢測、隔離和識(shí)別故障，其診斷結(jié)果可用于預(yù)測模型的輸入，以判斷下次發(fā)生該故障的時(shí)間等信息。故障預(yù)測是PHM的核心功能，為實(shí)現(xiàn)后續(xù)預(yù)測性維護(hù)決策提供關(guān)鍵性支持。故障預(yù)測充分利用狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷功能流和信息流，對特定類型早期故障信號(hào)的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，以確定系統(tǒng)或部件的剩余壽命為目的，確定系統(tǒng)、部件失效或發(fā)生嚴(yán)重故障的剩余時(shí)間。

2.3決策支持

PHM生成維修決策，并主導(dǎo)電機(jī)維修活動(dòng)，依據(jù)故障預(yù)測和健康管理的評估結(jié)果，啟動(dòng)電機(jī)維修檢測計(jì)劃，科學(xué)合理地安排設(shè)備維修檢測活動(dòng)，科學(xué)有序地組織電機(jī)維修檢測工作，主要解決“怎么維修”的問題，快速恢復(fù)原有工作狀態(tài)。在電機(jī)PHM周期的基礎(chǔ)上，可以給出適合電機(jī)PHM的基本流程框架，如圖1所示。

3高壓電機(jī)PHM技術(shù)展望

目前，高壓電機(jī)PHM技術(shù)的研究還屬于初步階段，尤其是高壓電機(jī)的維護(hù)與運(yùn)營管理領(lǐng)域，可以借鑒PHM的理論與技術(shù)體系，進(jìn)一步提高高壓電機(jī)的運(yùn)行安全性、系統(tǒng)可靠性、可保障性和可維修性。雖然目前對于PHM方法各環(huán)節(jié)均有較為明確的思路，但將PHM技術(shù)用于高壓電機(jī)還有許多挑戰(zhàn)性問題需要解決。（1）數(shù)據(jù)質(zhì)量提升。目前，成品油管道站場已積累了大量高壓電機(jī)狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)，包括運(yùn)行工況、停電試驗(yàn)、帶電測試、在線監(jiān)測、運(yùn)行檢修、故障缺陷以及設(shè)計(jì)圖紙等，但數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式各異、數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，主要表現(xiàn)在運(yùn)行數(shù)據(jù)常以人工記錄的文檔形式存儲(chǔ)，壞數(shù)據(jù)得不到及時(shí)的識(shí)別和剔除，這對后續(xù)數(shù)據(jù)分析造成了極大的阻礙。（2）環(huán)境因素。環(huán)境因素環(huán)境因素往往影響著電機(jī)的檢測結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用中，電機(jī)受到周圍的溫度、振動(dòng)、粉塵、腐蝕性氣體、雷擊等環(huán)境條件的影響，其性能可能會(huì)發(fā)生一定的變化，為此，電機(jī)日常巡檢過程中，除了電機(jī)本身檢測外還要根據(jù)周圍環(huán)境的不同做一些特殊的檢查和處理，以此來保證電機(jī)的可靠運(yùn)行，延長其剩余壽命。（3）深度故障診斷。故障診斷方法在高壓電機(jī)PHM周期中是研究較為深入和廣泛的方面。但針對故障診斷的研究，多是變換不同的模式識(shí)別方法，對故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。電機(jī)的故障診斷仍處于較淺的診斷程度，且多局限于常見的定子繞組、匝間短路、接地異常、軸承故障等的診斷層次。雖一定程度上給出了故障原因，但對于維修人員的決策分析還不夠具體，對高壓、大功率的電機(jī)故障診斷要求還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

4結(jié)束語

本文介紹了成品油長輸管道站場高壓電機(jī)維護(hù)管理現(xiàn)狀，提出了PHM技術(shù)應(yīng)用于高壓電機(jī)維護(hù)管理上的可行性，今后一段時(shí)間，圍繞高壓電機(jī)的管理、維護(hù)工作，還需要充分挖掘現(xiàn)有技術(shù)并分析未來的發(fā)展趨勢，開展有序的技術(shù)攻關(guān)與部署。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉闖.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)故障診斷與預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].青島大學(xué)，2020.

[2]何金輝.PHM故障預(yù)測和健康管理技術(shù)在實(shí)際工作中的應(yīng)用[J].廣播電視信息，2019（06）：76-81.

[3]李剛，于長海，劉云鵬，范輝，文福拴，宋雨.電力變壓器故障預(yù)測與健康管理：挑戰(zhàn)與展望[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2017，41（23）：156-167.