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摘要：为确保装置的长周期安全运行，对辖区电气从数据信息采集、采集周期、数据库建立、数据趋势分析进行标准化、规范化，结合“维护保养”、“专业监测”建立立体式的状态监测管理模式，从而达到早期故障及时发现、及时处理，减少维修费用的目的。
关键词：状态监测;数据分析;监测制度
随着状态监测手段的进步和监测仪器的广泛应用，使状态监测日渐成为确保设备可靠、经济安全运行的一个重要手段。状态监测最基础的工作就是采集设备的状态信息，在此基础上进行设备状态分析、实施设备的状态检修。为了确保状态监测数据的及时、准确、可靠，对设备进行日常的、周期的、规范的状态监测，是设备管理工作的重要部分。中国石油大庆石化公司化肥厂供电车间根据公司状态监测管理制度，依托现有的监测设备，对辖区电气从数据信息采集、采集周期、数据库建立、数据趋势分析进行标准化规范化，并结合“维护保养”、“专业监测”建立了立体式的状态监测管理模式。
1背景简介
为了追求经济效益，降低运维成本，中国石油大庆石化公司化肥厂一般2~3年才安排一次大检修，对于长期处于带电运行的电气设备来说，很难保证设备在如此长的周期内安全运行。供电车间状态监测小组负责全厂的转动设备（281台套机泵）和电气动、静设备（600多台套）的状态监测工作，监测数量大，如何管理监测，确保状态监测质量需要有一套行之有效地设备监测制度，及时发现和处理设备初期故障，减少维修费用。现在的维修方式共有三种：定期计划维修、事后维修、状态维修。定期维修是根据设备的运行周期，预防性的进行检修，此方法带来的过剩维修或抢修，使维修费用在生产成本中占很大比例，易造成成本浪费；事后维修是设备发生故障而不能使用时进行维修，此种维修成本很高，且因为没有预见性，对化工生产影响很大，也是急需避免的维修方式；状态维修是指通过状态监测设备的运行状况，分析判断设备故障劣化程度，充分利用零部件的使用寿命，延长大修间隔，缩短大修时间，减少故障停机损失［1］。可以看出状态检修对于保障设备安全，在设备出现重大故障前及时维修的重要作用。为了实现状态检修，就必须建立有效地状态监测管理制度。
2建立状态监测流程
按照人员情况和设备分类，确立了状态监测检测人员由班组成员和车间专业人员组成。监测人员按照车间的监测和维护周期用监测设备记录设备的运转数据并上报车间技术员，车间技术员定期为收集的数据建立档案，绘制趋势图，进行设备运行状态评级，判断设备是否存在故障，判断故障是由电气设备引起还是机械工艺引起，再分别向相关部位提出维修申请。并在维修结束，由车间技术员监测维修设备的检修质量是否合格，不合格提出整改意见。图1为供电车间建立和绘制的状态监测流程，通过流程让员工清晰明了地掌握状态监测流程，并让负责数据监测、数据分析到设备维修及质量监测的负责人能明晰自己的工作内容及汇报流程，从而实现了状态监测闭环管理，确保设备隐患的及时消除。
3状态监测数据分析
状态监测主要工作是采集设备运行数据，监测设备的运行状态，诊断设备的异常数据，检验设备维修的效果。数据采集与分析，是对设备状态诊断的基础。为了确保监测数据准确详实，从监测数据多样化、目视化、趋势化入手，标准化监测数量的采集和录入；从监测设备故障发生的周期和设备的重要性来规范化监测周期，以确保监测的及时及准确；从丰富检测手段入手，为正确实施状态检修提供数据。
3.1确立状态监测采集的数据
根据被监测设备和故障的种类和特点，对不同设备采取的状态监测方法也不尽相同，从而决定了监测数据的多样化。主要监测设备包括电机、开关柜、变压器、电缆、特种电力电子设备等。将这些设备分为转动设备、静设备两大类进行监测，根据设备特点、运行参数和目前车间监测仪器，确立反映设备当前状态的监测数据。动设备监测的是现场电动机，主要通过测振仪、红外点温仪、红外成像仪、声音采集对电动机进行专业监测，记录振动速度值、温度、噪声；同时，将日常维护保养中的运行电流测试和绝缘测试纳入电机数据采集中，使设备管理人员得以准确掌握设备运行状态，成为制订检修方案的基础。静设备监测的是开关柜、变压器、电缆、特种电力电子设备等，主要是通过红外点温仪、红外成像仪对设备进行专业监测，记录温度、红外图谱。并辅以日常保养中的电压、电流、声音等检查工作，及高压回路、电缆的预防性试验。
3.2建立目视化、趋势化表格
由于状态监测的主要监测人员为现场人员，为了让现场员工很清晰地分辨设备的状态等级，及时上报设备隐患，在电动机状态监测表内按监测标准设定可视化报警值———即当设备完好，表格数据显示无变化；当设备良好时，表格显示为蓝色；当设备监测数据需要进行关注时，显示为黄色；当设备监测数据达到报警值时，显示为红色。通过可视化报警，班组监测人员及时发现并汇报的电机振动值、温度超标的大小事件每年大约有十多起。
3.3规范状态监测周期
由于设备的运行状况，如设备的运行参数、设备温度、声音、振动等短时间内有可能发生状态变化，导致设备故障、影响装置平稳运行或导致其他安全隐患，因其发生的几率较高、发生问题后的劣化趋势较快、造成的后果较为严重，因此需要有人频繁进行监测和记录。为此，建立了“维护保养”与“专业监测”相结合，班组监测与车间状态监测小组监测相结合的方式进行监测，既确保了监测密度，又减轻了各级监测人员负担，同时也对班组监测起到监督检查作用。并综合设备运行特点，车间依据公司状态监测管理制度和机动处电气管理要求，制定了监测周期。变压器因气候的原因，易发生过热现象的是在夏季，而冬季各部位的温度偏低，根据变压器的重要程度和气候特点，将检测周期订定为2次／月（5—10月／年），1次／月（11—4月／年）。变频器、软启动器、励磁柜、PLC控制柜这些设备电子元件多，发热不明显，将其检测周期定为每月监测1次。电力电缆头按电压等级分为高压电缆头、低压电缆头。高压电缆头大都是进线、变压器、高压电机，一旦发生故障，是可能造成生产停车事故，为此检测周期定为每月2次；低压电缆头相对重要性弱一些，检测周期定为每月1次。电动机按照其在生产中的重要程度，将其分类A、B、C类设备。A类设备因其在生产中很重要，如果发生故障则可能导致全厂停车，为此检测周期为每周1次，其他设备2次／月（运行设备）。配电盘根据电气设备在电力系统中的作用及重要性、被测设备的电压等级、负载容量、负荷率、投运时间和设备状况等综合确定，合成配电间运行设备检测周期1次／周，尿素配电间在生产期间运行设备检测周期1次／周、非生产期间运行设备检测周期2次／月，其他日检变配电室运行设备2次／月。
3.4规范数据格式，建立数据库，进行数据趋势分析
监测人员测量数据比较零散，不利于设备趋势分析。因此根据不同的监测对象制定不同的数据格式，让同一设备不同时期的状态数据一目了然，并将测量数据绘制成趋势图，通过曲线的变化趋势，分析其原因，推断设备运行状态，提出最经济修理意见。
3.4.1电机数据库的建立
作为设备动力源的电机，一旦出现故障或损坏造成设备停产，会带来不小的经济损失。为了准确地利用电机的电流、温度、振动、声音等数据，通过进行交叉比对和趋势分析，提前对可能出现的故障状况作出判断，在成立状态监测小组后，不断地探索数据管理，丰富电机的数据库。表1为电机绝缘材料耐热等级中含有温度及温升的两种指标。以前一般采用温度测量判断电机是否过热，但此数值是指绝缘材料的极限工作温度，这是绕组绝缘的最高温度，长期超过此温度，会使绝缘老化加剧，寿命严重缩短，不利于电机的长期运行。另外，近年来夏季环境温度时有超过40℃而使电机温度超过最大允许工作温度。这些都不利于对电机过热的判断。温升是电机与环境的温度差，是由电机发热引起的，标志电机的发热程度。在运行中，如果电机温升突然增大，说明电机有故障、冷却效果不好或负荷太重。为此，在电机状态监测表中增加了温升一项，确保诊断的准确性。为了便于电机的异常趋势分析及故障演变情况的掌控，也为了持续开展设备状态跟踪监视和趋势分析，从2015年开始为每台电机建立了数据库，并对异常设备绘制趋势图，通过结合设备历史状况对所测取的数据进行处理、分析，从而诊断设备的运行状态是否良好。电机监测振动、温度、声音是重要的状态表征。状态监测小组通过长期的监测，发现有些早期的设备故障，通过现有的便携式振仪和红外成像仪这两种监测手段，不能及时发现。而现场，通过老式的铜棒听诊却能发现。因此，监测电机振动、温度、声音是缺一不可的。现在声音一直采用技术人员用铜棒听诊，靠的是个人的经验，无法实现多方共享推广，为此尝试将声音进行数字化。通过自制录音设备，对现场声音进行录制，利用MATLAB软件进行频谱分析，积累经验提取故障频谱，以期实现声音数字化。2018年在振动值和温度均无明显变化的情况下，利用听诊发现合成废液回收泵电机轴承滚键缺油的隐患。
3.4.2静设备数据库的建立
静设备主要是开关柜、变压器等设备，这些设备在运行状态下，都会存在正常设计范围内的发热现象。当出现故障或缺陷时，相应部位温度场会发生温度变化，从而产生不同的、超过设计的热效应，这一变化可以被热像仪精确地捕捉到。因此，对于静设备的监测主要针对温度，通过对设备异常运行温度计算，来确定缺陷类别，从而可以有效防止电力设备故障和计划外断电事故发生［2］。参照设备红外诊断特点，不同的设备建立不同的数据库。首先，静设备在不同运行条件、不同运行状态下，发热缺陷会有不同的反应值。在《带电设备红外诊断技术应用导则》中设备运行缺陷温度判据中，有温升、温差、相对温差三种不同的温度计算方法，因此需要记录温度值以便进行分析处理。另外，有一些设备因电流较小或是电压型发热设备，表面温度变化不明显，需要通过同类设备比较法和热谱图分析［2］（即通过分析三相热谱图的差异来确定正常状态和异常状态，结合相间或对应点允许温差值来判断）进行故障诊断，这需要建立图库。根据设备的重要性和设备特点，对变压器、UPS、直流系统等测试数据建立图库。2017对成品变压器进行监测时，在变压器表面温度和温差均未达到隐患级别时，为防漏判利用存档数据进行相对温差法计算，发现其有接触不良引起的一般性隐患。择机对成品变压器进行检修，发现螺丝脱扣，处理后复查无热像。低压开关柜由于回路、元件数量众多，只建立温度最高、最低档案，对于出现温度异常的建立详细温度档案，为分析设备运行状态作参考。
3.5建立多种手段整合的立体式监测
为了更全面地反映设备状态，充分利用一切掌握设备状况的检测手段，将设备巡检、维护保养、预防性试验纳入监测数据管理范围，利用传统的听、闻、摸、比、看，通过现场的保护、表计、绝缘值、试验数据，结合状态监测历史数据，为正确实施状态检修提供数据。
4建立有效地状态监测制度
1）严格执行状态监测管理“五定”制度，遵守热成像仪使用管理制度。定部位。在进行设备监测时，同一个设备的不同点测量数据可能是不同的，有时差别比较大，不同点采集数据不能准确说明设备存在问题。如2017年在对尿素高压往复甲铵泵1#油泵进行检测时，因班组人员变动，测量轴向时，未按标识点进行测量，而是随意在接线盒上进行测量，使得测量值偏高。进行复查时，发现原测量点数据未变化。因此，要明确指定设备的检查部位，按部位规定相应的检查项目和内容。定方法。不同的设备采取的状态监测方法也不尽相同，像是变压器的瓷瓶和连接点，主要的故障分别为电压型热故障和电流型热故障，导致其采取的分析手段不同，因此要对设备每项的检查内容都有确定的方法和相应的器具。定标准。对设备每项内容的检查都根据国家标准给定状态判定标准。定周期。对设备每项内容的检查都有规定的时间周期。2）对发现的设备异常情况立即下达整改通知单，并将隐患情况汇报运行、设备主任，同时对设备隐患处理情况跟踪检查，确保设备隐患及时消除。3）监测记录要及时、详细、准确、归档，以便及时对监测数据进行对比分析、判断设备的运行状态。4）对于运行环境差，陈旧或有缺陷的设备，大负荷运行期间、系统运行方式改变且设备负荷突然增加等情况下，要求增加检测次数。5）新建、改扩建或大修后的电气设备，在投运带负荷后不超过1个月内（但至少在24h以后）进行1次检测，并对变压器、断路器、套管、避雷器、电压互感器、电流互感器、电缆终端等进行精确检测，对原始数据及图像进行存档。6）严格状态监测考核制度，对未能及时进行设备监测，监测不认真，作假记录的严肃考核。
5管理效果
1）通过状态监测，近几年无电气崩烧事故，4kW以上的电机无一起电机烧毁故障，电机检修数量逐年减少（图3），降低了电机维护成本。2018年状态检修电机38台，但因大检修，故电机检修数量未计入。2）通过状态监测，从2012—2018年共发现动静设备隐患148项，这些隐患的及时发现与处理，有效地避免了电机、变压器、开关等设备损坏、崩烧等事故的发生，确保装置的安全运行。
6结束语
随着设备状态监测与故障诊断技术的广泛应用，状态维修已成为企业设备维修的发展方向。通过切实落实状态监测制度，使设备故障在未演化为重大故障前得以处理，节省了维修时间和维修成本，有效地减少了生产停机，提高了设备作业率，使得生产能力最大水平得以释放。
参考文献
［1］沈庆根，郑水英主编.设备故障诊断［M］.北京：化学工业出版社，2007：6-7.
［2］胡红光主编.电力设备红外诊断技术与应用［M］.北京：中国电力出版社，2012：27，95.
作者:白雪松 姚芳 单位:中国石油大庆石化公司化肥厂