炼油催化裂化装置电液冷壁单动滑阀故障检测技术.pdf

设备管理与维修2023 翼8（下）产品加工合格率，对于类似零件具有借鉴意义。参考文献1陈秋一，殷广和，彭红霞.薄壁盘套类零件车削工装的设计 J.装备制造技术，2010（11）：75，80.2陈洪根，闫鑫，牛小娟，等.基于 DMAIC 的转向轴生产质量改进 J.工业工程，2021，24（2）：100-109，124.3杨欣.基于六西格玛 DMAIC 方法的 D 公司产品质量改进研究 J.南方农机，2021，52（11）：105-106，108.4李杰，赵德满.浅谈某薄壁衬套加工工艺的改进方法 J.机床与液压，2013，41（16）：184-185.5何桢.六西格玛绿带手册 M.北京：中国人民大学出版社，2020.编辑张韵图 13孔的圆度值箱线图图 14孔的圆度值合格率及 I-MR 控制图0引言电液冷壁单动滑阀是石油企业炼油催化裂化装置中的主要构件，不仅能控制装置运行的关键技术指标，还是保障装置平稳操作、稳定运行的主要结构1。但是其运行条件较为恶劣，加之自身工作性能存在不稳定的特点，在运行中经常出现故障2。电液冷壁单动滑阀的结构与运行原理较为复杂，大多数的故障是由多种因素诱发的，这给技术人员的故障诊断工作带来了较大难度3。为解决上述难点，本文将以某炼油催化裂化装置为例，设计一种针对此装置电液冷壁单动滑阀故障的全新检测技术，以期提高炼油催化裂化装置的稳定运行能力。1电液冷壁单动滑阀故障参数提取为确保参数信息提取的准确性，本文将滑阀运行过程中形成的离散型状态空间作为核心结构，针对这一结构当中的各项运行参数进行描述，并形成一类非线性时变随机集合：x（k+1）=f（k，u（k），x（k）（1）式中x炼油催化裂化装置电液冷壁单动滑阀运行过程中的状态变量，取值为 Rn范围内k常数u已知的输入变量，取值为 Rq范围内在对电液冷壁单动滑阀故障参数提取时，由于装置所处的运行环境中存在复杂的干扰因素，因此会使得参数当中存在大量的高斯白噪声。假设在 p 维中滑阀故障参数的高斯白噪声可表示为 v（k），在 m 维中滑阀故障参数的高斯白噪声可表示为 e（k），则进一步得出其统计特性，可用式（2）表示：摘要：为提高对炼油催化裂化装置电液冷壁单动滑阀故障的精准识别，使用强跟踪滤波器提取滑阀故障参数，然后通过融合参数评估滑阀运行状态，并对控制器输出信号进行连续化处理，分析在故障状态下与非故障状态下的信号表达方式，实现滑阀故障的实时检测。以某石油化工企业中常使用的炼油催化裂化装置作为研究对象，实验证明该检测技术能够精准检测出滑阀故障，明确故障发生的具体时间，为炼油催化裂化装置的安全和稳定运行奠定基础。关键词：炼油催化裂化装置；故障参数融合；故障检测技术；单动滑阀；电液冷壁中图分类号：TE969；TM07文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.08D.59炼油催化裂化装置电液冷壁单动滑阀故障检测技术刘瑞庆1，2，黄兴国1，2（1.中国石油集团渤海石油装备制造有限公司兰州石油化工装备分公司，甘肃兰州730060；2.甘肃省炼化特种装备工程技术研究中心，甘肃兰州730060）骳髇髛设备管理与维修2023 翼8（下）Ev（k）=Ee（k）=0（2）其中，E 为统计学参数。在上述公式的基础上，引入滤波装置，利用其对滑阀在运行过程中的故障参数进行强跟踪，提取故障参数。2基于参数融合的电液冷壁单动滑阀运行状态评估在实现电液冷壁单动滑阀故障参数提取的基础上，引入参数融合的方法对滑阀运行状态进行评估。将上述获取到的故障参数信息，以一类非线性结构表示：x（k+1）=f（k，u（k），兹（k），x（k）+祝（k）（3）式中兹炼油催化裂化装置运行过程中滑阀时变参数祝炼油催化裂化装置运行过程中滑阀故障时产生的非线性函数如果滑阀处于正常工作状态，则 兹（k）应符合高斯分布。反之，如果 兹（k）不符合高速分布，则说明滑阀处于非正常工作状态，极大可能存在误差，以此通过上述方式实现对滑阀运行状态的评估。在实际应用中，装置滑阀可能存在老化现象，因此其兹（k）可能发生缓慢漂移和突变。因此，在评估过程中可针对 k 设置阈值，通过计算结果是否在阈值范围内的判断实现对电液冷壁单动滑阀运行状态的评估。3基于噪声信号处理的故障检测以炼油催化裂化装置的实时运行状态为依据，对控制器输出信号进行连续化处理。根据电液冷壁单动滑阀在运行中输入偏分指令的斜率，进行输出信号的获取4。J（X）=H（X1）-H（Y）（4）其中，J 为电液冷壁单动滑阀在运行中的输出信号；X 表示为不同时刻下的信号值；H 表示为信号波动最大值域；X1表示为初始化信号值；Y 表示为信号连续性。考虑到通过此种方式获取的信号可能存在噪声，使用此类信号作为故障诊断或故障决策的依据，可能会影响故障检测结果5。因此，需要在此基础上进行电液冷壁单动滑阀在运行中输出信号的噪声处理，处理过程如式（5）所示：F（T）=渣（W渍F）N（A+B）渣（5）其中，F 表示输出信号的噪声处理，T 为噪声处理时间，W、渍 分别为白噪声和高频噪声；A为信号转换，B为信号重组，N为信号在传输过程中的空间维度。对完成处理后的信号进行多层叠加，进行滑阀输出信号波动频率的主动识别。提取识别结果中存在异常波动现象的信号，将信号与对应的时间序列进行匹配，输出匹配结果，将此结果作为电液冷壁单动滑阀故障检测结果6。对故障区段信号与其时间序列的匹配过程进行描述，此过程如下计算公式所示：M（B）=乙K（T）渍C-D2J蓸蔀dt（6）其中，M 表示为故障区段信号与其时间序列的匹配过程，K 表示为信号动作矩阵；C、D、J分别表示偏差信号、补偿值和时间序列。按照上述方式，输出呈现连续状态的电液冷壁单动滑阀故障区段信号，以此完成对滑阀故障的实时检测，实现对炼油催化裂化装置电液冷壁单动滑阀故障检测方法的设计研究。4实例应用分析为验证本文提出技术的实际应用性能，选择以某石油化工企业中常使用的炼油催化裂化装置作为研究对象。该装置的型号为rco48790，净重 1000 kg，运行功率 54 kW、电压 220 V，脱硫率、除尘率、净化率均为 98%；处理风量 10 000100 000 m3/h，过滤速度为 2.31 m/s。装置运行时，启动 20 min 后其温度便可升高至需求的燃烧温度。在这一过程中，如果有机废气的浓度过高，则装置的能耗仅为风机功率，在工作中可实现对其自动化控制。选择将滑阀故障区实际大小与检测技术得出的故障区域大小进行对比，以此对检测技术的精度进行评价。（1）将装置的运行时间控制在 30 s 以内。（2）Ch和 Cs为在已知炼油催化裂化装置电液冷壁单动滑阀输入和油动机输出参数情况下，通过强跟踪卡尔曼滤波器在线监测得到的两个滑阀故障参数。将这一参数作为标准，对本文检测技术的检测结果精度进行检验。（3）Th和 Ts表示为通过本文故障检测技术在对装置输入和输出参数未知的情况下，得到的滑阀故障检测结果。运行过程中，将相关数据进行记录（图 1）。正常情况下，在炼油催化裂化装置在运行过程中，没有出现滑阀故障问题，则其故障区域应当始终保持纵坐标为 0 的曲线形式。但从图 1 的 Ch和 Cs曲线可以看出，该滑阀上出现了两个不同故障区域，并且故障表现一个较为明显（Ch参数变化曲线）、一个较不明显（Cs参数变化曲线）。从图 1 还可以看出，本文提出的检测技术得到的检测结果与标准故障参数变化高度一致，可实现对滑阀故障的精度检测，同时检测结果也能明确故障发生的具体时间，并且不需要确定炼油催化裂化装置运行时的输入和输出参数，即可实现对电液冷壁单动滑阀故障问题的查明。5结束语针对炼油催化裂化装置中电液冷壁单动滑阀的故障问题，本研究提出了一种全新的检测技术，并结合实例验证其应用可行性。在应用过程中，该检测技术操作更便捷，对于检测技术应用条件要求更低，能够精准检测复杂运行环境中滑阀故障问题，为炼油催化裂化装置的安全和稳定运行提供更有利的条件。参考文献1陈熙昊，李辉，吕力虎.带线路故障检测功能的电压源变流器预充装置设计 J.中国科技信息，2022（1）：82-83.图 1本文检测技术检测结果骳髇髜设备管理与维修2023 翼8（下）2韩晓辉，卢桂萍.炼油装置重点部位工艺防腐蚀措施及注剂喷嘴的设计 J.石油化工腐蚀与防护，2022，39（1）：43-46.3杨开研，闫文廷，王静，等.催化裂化装置开工过程中回炼油泵抽空原因分析及对策 J.石化技术与应用，2021，39（4）：279-281.4王越，张衡，周杰，等.转盘式能量回收装置中滑阀的间隙液膜力学特性及结构优化 J.天津大学学报（自然科学与工程技术版），2022，55（1）：24-32.5石金艳，范芳洪，张克昌，等.基于 CFD 的双三角形节流槽液压滑阀阀口稳态液动力的仿真分析 J.液压气动与密封，2022，42（1）：36-38.6张东，肖作银，王栋，等.哈萨克 PKOP 炼厂催化装置双动滑阀出口衬里改进方案 J.石油化工建设，2021，43（S2）：62-65.编辑吴建卿0引言江门供电局担负着上下川岛海底电缆的运维工作，其中 4个海缆终端场作为海底电缆线路的重要组成部分，其运行状态的稳定关系到整个电力系统的安全运行。由于各海缆终端场均是无人值守站点，且所建位置极为偏远，会时常受到野外异物的入侵和攀爬，带来不可预控的安全隐患或设备损毁（如短路、绝缘层破损、电源击穿等），而运维人员定期巡视的规律性与间隔性，又难以适应异物入侵的无规律性、偶然性等，因此急需海缆终端场建立一套针对异物入侵的防控装置。近年来因活体异物（蛇、鼠等）而导致的输电设备故障已成为电力线路的频发性故障之一，是影响电网安全的较大隐患之一。如何降低活体异物活动对输电设备等电力设备的危害，促进人与自然、人与动物的和谐共处，已成为电网企业开展输电日常运行维护工作所面临的一个重要课题。现阶段异物入侵防治的探测和驱赶方式，主要以风动或者磁力的方式驱动机械臂，但该方式针对性较弱，只能起到固定点的防控，受到设备形状及地形的限制；利用超声波语音驱赶异物的方式，则在适用性方面存在极大限制，仅能针对个别动物种类起到驱赶效果；利用激光驱赶异物，该方法效果较好，但现有研究只能通过固定路径展开防控，无法实现主动驱赶的效果1-2。为了弥补目前各种防控手段的运行弊端，研制了一种基于智能主动驱赶的输电终端场防异物装置，用于防治输电电缆终端及输电线路设备遭受活体异物的影响。该系统采用利用光电边界探测技术、激光立体扫描的策略，降低误报率低，提升探测驱赶的覆盖效果。1故障原理1.1活体异物活动短路故障据统计，每年的 310 月广东地区的活体异物活动频繁，对于输电线路存在巨大的安全风险隐患，活体异物通过叼引各种树枝等材料进行搭建鸟巢，因此极易外露接近导线。在天气情况较为潮湿的情况下，就会瞬时引起接地故障从而跳闸。此外，输电线路运维的电缆终端场区域位于海边，海鸟会掉落大量鸟粪在绝缘子等部件上，其中接触的过程中会引发空气间隙的击穿和闪络，对设备的安全运行也会造成一定影响。1.2鼠类咬破绝缘外层故障现有的海底电缆终端场均是无人值守站点，且所建位置极为偏远，会时常受到野外异物的入侵和攀爬，在无人值守的情况下，易发生鼠类等动物撕咬避雷器、户外终端绝缘外层的安全事故，进而引发绝缘击穿造成设备损毁。2智能主动驱赶策略的研究利用激光的光线驱赶作用是刺激各类活体异物的眼睛瞪敏感部位，使其产生感光刺激从而逃离，由于激光装置可以采用云台调控进行驱赶，所以覆盖范围广泛，使用于多类型的活体异物驱赶。在实际应用中，针对不同的时间、设备种类，还可通过不断转换激光频率和颜色来降低各类活体异物的适应性。此外，由于激光对人眼可能造成潜在的伤害风险，本策略将应用短频光波，达到不刺激伤害眼部的效果。采用不定时工作的变换方式，会加快对活体异物等异物的驱赶速度，防止其产生抵抗性驱赶效果。另外，采用主动规划的探测方式，针对危害活动频频率高的点位进行设计，利用包含探测模块、电源模块、控制模块和执行模块的相互配合。摘要：总结各类异物入侵所造成的设备破坏及异物跳闸等故障事件，结合海缆终端场的现场实际要求，提出一种基于光电探测技术、激光立体扫描的防异物入侵策略。海缆终端场中各类型设备的位置和形态长期固定，通过利用大数据技术分析出激光扫描边界点，从而规划出最优的驱赶路径。根据边界轨迹的特征，驱动激光器工作，持续不断地按照编程路径扫射终端场及其周围区域，使活体异物受到绿激光束的刺激，就会远离终端场受保护区域。通过不断循环扫描变电站，就可以创建一个永久的保护区域。关键词：输电；智能驱赶；终端场；防异物；激光中图分类号：TM752+.5文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.08D.60基于智能主动驱赶的输电终端场防异物装置研究李良（广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门529000）骳髇髝