中国烟气轮机组远程监测中心的研究及应用

１前言兰州石化的YL系列烟气轮机(以下简称“烟机”)在国内、外很多企业得到广泛应用。为了随时监测、评价烟机组的运行状态，及时发现烟机运行过程中潜在的故障，避免重大事故的发生，利用Internet建立一个高效稳定的远程监测中心是最佳的选择。这样有助于烟机用户加快企业的现代化数字管理，变计划维修、事故维修为以状态监测为基础的预知维修，既有利于烟机安全运行，又有助于制造商进一步提高YL型烟气轮机的设计、制造水平以及对用户的综合服务能力。2远程监测中心设计2.1远程监测中心体系结构目前国内实现远程监测技术的设计思想大致分为两类：①基于通用数据库，采用Browser/Server(B/S)模式架构建立的远程监测中心。其主要技术难点是如何突破大数据量振动信息的传输受网络带宽瓶颈的限制。要想将一台30通道机组60kB的原始数据，单靠压缩技术将60kB变成3kB是无法解决的，通常的做法是通过对原始信号进行频率特征或进行有损压缩技术来实现。这种设计思想，很轻松地解决了网络带宽瓶颈的限制。但是，由于对原始振动信号，采用了提取特征值手段，丢失了大量原始信号信息。这种数据处理方式背离了保持数据信号原始状态这一信号处理的基本原则，必然带来一个最大的问题，即信号失真，经常丢失故障特征信息。②完全遵守信号处理的基本原则，即保持数据信号原始状态，使原始信息在远程监测中心不丢失、不失真，真正实现监测诊断专家在异地监测分析诊断如同本地一样。

现有基于通用数据库的完全采用电子商务型B/S模式架构建立的超大数据量远程监测中心，经实践应用，越来越发现存在诸多问题。随着监测中心机组数量的增多，数据传输量和访问量的增加经常导致信息堵塞现象。除了信号失真和受带宽颈瓶的限制，以及远程维护的网络安全问题外，还有一个突出的问题是远程监测的分析效率问题。受B/S

模式架构和各类网络因素的影响，任何人登录远程服务器进行访问、浏览和分析都要经历多次的请求和等待，一个图谱一个图谱的请求，一个画面一个画面的申请和调用，这将要花费大量的时间却不能完成一台机组的完整分析，情况严重时甚至导致远程诊断专家因请求等待的时间实在让人无法忍耐而不得不中途放弃分析。

本文基于MD-BaseTM数据库，开发了一种全新的远程状态监测设计模式，将监测诊断专家们在异地分析而无需请求等待的理想成为现实；将多种前沿技术的专业化图谱分析和全新的专业化监测方法融入到远程监测中心，构建了中国烟机远程监测中心。

烟机远程监测中心主要由网站服务器、MD-

中国烟气轮机组远程监测中心的研究及应用张玉峰1，梁婕1，张作谦2，伉大俪2

(1.中国石油兰州石油化工公司机械厂，甘肃兰州730060；2.大连圣力来监测技术有限公司，辽宁大连160031)

摘要针对国内YL系列烟气轮机的特点和各用户的实际运行情况，介绍了基于MD-Base

TM数据库的烟气轮机远程监测中

心设计思想、体系结构、主要功能、关键技术以及远程中心服务器。并以应用实例说明了该远程监测中心的运行方

式和主要特点。

关键词远程监测烟气轮机组故障分析

作者简介：张玉峰，高级工程师，1989年毕业于重庆大学机械设计专业，获硕士学位，长期从事烟气轮机、特殊阀门、合金炉管等炼化设备的技术管理工作，发表有关炼化设备的论文多篇。

状态监测系统▲▲

·50·第13卷增刊1

2008年12月中外能源

SINO-GLOBALENERGYBaseTM

数据库服务器、远程监测分析诊断软件DMS9000/DMS9000R及烟机故障诊断专家组成。烟机运行数据来自于分布在企业远程烟机现场的在线监测系统OMS9000，并通过专用的数据传输软件将原始数据传送到远程烟机监测中心的MD-BaseTM据库服务器。2.2烟机远程监测中心功能2.2.1基于Intranet的企业局域网烟机监测在机组现场安装烟机在线监测系统OMS9000，企业提供标准的RJ45网络接口。在网络运行良好的情况下，局域网内的任何网络终端在授权的情况下，可通过远程监测软件DMS9000实时浏览、分析企业内所有烟机组运行的状态。2.2.2基于Internet的烟机远程监测中国兰州石化烟机远程监测中心的建立是基于烟机客户的企业必须具备接入Internet条件，在机组现场，安装烟机在线监测系统OMS9000。该中心可对分布在国内外不同地域的YL型烟机组的监测原始数据进行统一管理。烟机故障诊断专家组成员可在远程实时地、快速地查看现场机组的运行状况。2.2.3中国烟机远程监测中心的协会专家诊断对于某些机组的疑难问题，在一定范围内一时无法做出正确的判断时，可请协会专家进行远程会诊，通过监测中心在特殊安全保密授权的情况下授权访问监测数据。也可以通过远程监测软件实时浏览、分析在国内外不同地域的纳入中国兰州石化烟机远程监测中心的烟机机组运行的状态，实现专家会诊。2.2.4烟机客户的机组管理职能人员远程监测分析烟机客户的机组管理职能人员可在企业外的任何能接入Internet的终端上实时地、快速地看到现场机组的运行状况。该中心的建立在安全方面考虑诸多，尤其是对企业烟机组运行状态方面做到了严格替用户保密，不是简单地采用密码登录的常规方式登录监测中心，而是采用了软、硬件密钥双保险安全方式进行登录、授权访问和浏览到各自权限下的烟机运行状态监测数据。2.3远程中心服务器远程中心服务器采用高性能的专业服务器，符合国际上先进的服务器标准：SUMA服务器标准。其具有4大特性：Scalability(可扩展性)、Usability(可

用性)、Manageability(可管理性)、Availability(可利用性)，为客户提供稳定、24h不间断(全年365d)的高速访问。远程监测中心的服务器应具备以下功能。

2.3.1集中式数据接收及分布式数据发送由于远程监测中心采用集中式管理，因此，各个企业的监测数据需要统一存储和管理。集中式数

据接收的最大优点是：整个远程监测中心的数据体系非常完整和统一，保证了监测数据始终处于高可用状态，避免了各自为政的现象发生。分布式数据发送正是为了适应Internet网络环境而采用的方法，这样可以使处于全球各地能够接入Internet的用户随时对机组的原始监测数据进行监测、分析。

2.3.2强大的运算功能强大的运算功能对于监测数据库的收集、发放、索引和管理起着绝对性作用。而中心服务器的双P4至强处理器为高速运算提供了强大的核心动力。

2.3.3海量数据存储功能MD-BaseTM

数据库管理着大量的机组运行状况

信息，如何长期有效地存储这些数据是监测中心最重要的问题之一。而MD-BaseTM数据库对海量数据存储及自动管理维护的功能可使用户免除后顾之忧，它可以自动存储和管理在线监测系统几十年的、连续不间断的原始数据。此外，SmartArray

P400磁盘阵列卡(配有256M缓存)，

不但为冗余磁

盘存储提供支持，还提供大容量高速缓存，为数据存取提供强大动力。

2.4远程中心的关键技术2.4.1高可靠、高分辨率的原始数据远程监测技术监测技术发展的几十年，保持数据信号原始状态这一信号处理的基本原则是监测领域共同严格遵守和努力追求的。使原始信息在远程中心不丢失、不失真，保持原始状态是本远程监测中心的关键技术。实现该技术的另一重要方面，还必须保证现场在线监测站OMS9000从数据源头严格遵守数据信号原始状态这一信号处理的基本原则。采用高性能的信号锁定技术、与转子同步高速并行的整周期采样技术，使所监测的旋转机械所有通道振动时序并行进入OMS9000，无相位差，信号精度和标准符合国家计量检定规程，满足API标准相关规定，

·51·增刊1

张玉峰等.中国烟气轮机组远程监测中心的研究及应用达到“高保真”在远程再现机组运行状态的原始信息。2.4.2实时数据库技术自主开发了面向状态监测及故障诊断专用实时数据库MD-BaseTM，使得“对大量原始数据的异地分析诊断如同本地一样”的理想成为现实。MD-BaseTM可对所监测设备长年采集的海量运行样本数据进行自动数据库的管理和维护，无须用户设置任何参数。MD-BaseTM的特点是：基于事件、基于时间、基于本地、基于网络的多方存储模式使得所监测旋转机械的每一个变化都自动被载入数据库。实时数据库的实用之处，就在于对故障信息的无泄漏。2.4.3远程分析本地化在网络正常的情况下，在远程监测中心的专家对异地设备的状态分析，具有如同在设备现场一样的分析效率，完全避免了多次请求和漫长的等待。据调研，现有国内诸多的远程监测中心不能满足这一要求。截止到目前，中国烟机远程监测中心是唯一在中国已经实现了该技术的监测中心。这也是衡量远程监测中心设计水平的一个最重要的标准。2.4.4远程振动监测分析、故障分析技术对于远程监测中心所监测的烟机组运行状态的海量数据，如何快速定位机组存在的故障特征信息，是所有诊断专家们所期望的。为了实现这一期望和尽量提高监测设备的远程故障分析及诊断效率，设计了机组全通道振动趋势的故障特征信息快速浏览定位法，在同一屏幕上对于需要诊断分析定位的故障特征信息可分别通过同样本多功能、多样本同功能、多样本多功能的机械故障分析法，准确地分析和快速地判断故障。利用此分析法，在网络正常的情况下，烟机远程监测中心的分析效率，比目前其他远程中心的分析效率要提高十几倍到几十倍。3烟机远程监测中心的应用3.1监测中心界面“烟机远程监测”是该网站的核心部分，必须是有权限的用户成功登录后访问，可在界面地图上点击不同的地域，即可弹出相应企业的下拉菜单。3.2远程诊断实例YL33000烟机转子的轴向碰磨是该机组投用后多次威胁烟机稳定运行的一大主要问题。烟机的故障信息是所有旋转机械故障信息最为复杂的类型之一，它包含着平稳、非平稳、同步、亚异步、超异步等各类振动信息。该实例所监测到的故障信息就不是0.5X，1X，2X，3X，…，而是一个0.63X的主导成分，理论上描述的分频、亚谐振动多在(X/2，X/3

，

X/4，…。如果信号处理没能保持原始状态，

而用提

取特征值的方法处理信号，这个故障信息就会丢失，结果会导致故障发生了还不知道什么原因。一个实用的监测系统、一个实用的远程监测中心应该是一个能事前捕捉故障征兆信息的系统。这样才能防止事故扩大，对潜在的故障才能及时提供调整运行或预知维修处理方案。

轴向振动监测和分析是本文研制的对烟机转子三维振动在线监测的前沿技术之一，它全方位地监测和分析转子的振动状态。YL33000烟机组在采用该技术后，在机组改变负荷时发现由轴向振动引起的机组径向高振。许多在线监测系统没有轴向振动监测和分析，这是非常不完善的。

2007年5月14日18时，YL33000烟机开始增加负荷，随着负荷改变机组径向振幅快速上升达94m。采用多样本同功能分析法，