一种空分设备工况波动的修复方法
【专利摘要】本发明公开了一种空分设备工况波动的修复方法。通过对空分设备中的空气压缩机、预冷系统、纯化系统、增压机、膨胀机和精馏系统的进出口温度、压力和气体流量波动状态进行监测，在信息存储设备中对工况特征量的监测数据进行残差阵列分析，并计算出工况特征量的转录因子阵列和状态酶阵列，联合启动综合工况修复方案，进行空分设备工况波动的修复。本发明针对空分设备运行过程中面临复杂的工况波动而导致性能下降甚至发生事故的问题，具有实时性、便捷性、经济性、响应速度快、适应性强、修复效率高的优点。
【专利说明】一种空分设备工况波动的修复方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在线检测方法，尤其是涉及一种空分设备工况波动的修复方法。【背景技术】
[0002]大型空分设备是冶金、石油化工、煤化工等行业广泛使用的关键设备，为生产流程提供氧气、氮气和氩气等。其工作原理是先将空气压缩、冷却，并使空气液化，利用氧、氮、氩组分沸点的不同，在精馏塔的塔板上使气、液接触，进行质、热交换，最终分离获得符合纯度要求的氧、氮、氩产品。随着现代工业生产不断向规模化、复杂化、集成化的方向发展，其技术含量越来越高，结构越来越复杂，生产运行中发生故障的几率也随之增加，而系统一旦发生故障，不仅导致设备受损，产品质量下降，生产资源浪费，而且可能危及人身安全、造成环境污染，带来巨大的经济和社会损失，于是保障空分设备运行过程安全、可靠、高效和稳定成为设计制造的主要目标之一。
[0003]大型空分设备由多个互联的机械、液压、气动、电子及机电结合的子系统构成，其结构复杂，造价昂贵，需要保证设备长期运行的安全性和可靠性。而对运行状态过程中空分设备受到不可避免的工况波动影响(比如温度高低的变化、气压升降的波动、空气湿度扰动等)而广生的故障状态。
[0004]例如，温度的波动变化影响着系统的性能，高温会引起热老化、结构变化、物理膨胀；低温使材料脆化，物理收缩；温度变化造成热胀冷缩，产生机构应力等等。高湿度胁迫会引起湿气积聚、电化反应等从而导致设备机械强度降低，绝缘电阻降低等潜在故障；低湿度胁迫即干燥，会引起设备材料干裂、脆化、粒化等反应造成机械强度下降、结构失效、电气性能变化等潜在故障。振动会导致装备和机构的随机位移，这些位移和相应的速度、加速度可能引起或促进结构疲劳，结构、装备和元器件的失效。同时，低气压会引起气体膨胀、容器破裂，电子设备绝缘击穿，跳弧等潜在故障；盐雾胁迫，引起腐蚀和锈蚀反应，降低机械结构强度；风雨胁迫、噪音胁迫、杂质胁迫等其它胁迫形式，其长期作用都会对设备系统可靠性产生影响，需要在对运行过程中的空分设备进行工况波动的修复工作。
[0005]针对上述问题，现阶段对空分设备维修的研究主要集中在计划维修(周期性停机检修)，其停机成本较大，而且拆检后可靠性降低较大；事后维修(故障发生后的维修)，造成较大社会经济损失；实时维修，主要针对设备零部件本体，进行在线故障诊断和零部件更换，其工作难度大，成本较高。由于空分设备运行周期较长，负荷量大，期间承受工况波动状态复杂，由其引起的潜在故障积累周期长，形成功能故障的风险大。于是对空分设备的工况波动进行及时在线维修，保持空分设备运行在正常工况状态下，对提高空分设备运行可靠性和安全性有着重要的意义。
【发明内容】
[0006]鉴于上述存在的问题，本发明目的在于提供一种空分设备工况波动的修复方法，在空分设备在运行过程中面对各种工况因子波动而造成装备性能下降的情况下，可以对空分设备工况因子波动进行及时修复，以保障空分设备运行可靠性和安全性的方法。
[0007]为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案的步骤如下:
[0008]步骤1、对空分设备中的空气压缩机、预冷系统、纯化系统、增压机、膨胀机和精馏系统的进出口进行温度传感器、压力传感器和气体流量计布置调试；构建传感器信号滤波器和数据库的信息存储设备；工况负荷调节装置控制系统与信息存储设备连接；
[0009]步骤2、对空分设备的工况特征量的波动幅度进行固定频度监测，并将监测数据作为空分设备信息数据库记录在信息存储设备中，通过滤波器数据过滤和优化，形成原始工况状态阵列；
[0010]步骤3、读出在过程管理信息存储设备中的工况负荷状态数据，形成时序状态阵列，以所述各系统的数学模型为基础，通过与原始工况状态阵列进行比较构成残差阵列，然后基于额定阈值对残差进行分析与评价，从残差阵列中提取故障特征实现工况状态故障溯源诊断；
[0011]步骤4、根据信息存储设备中的监测数据构建转录因子阵列和状态酶阵列，转录因子启动综合工况修复方案，修复启动时间必须小于空分设备潜在故障状态发生与其演变为功能故障之间的间隔周期，并配合状态酶调控工况调节功能部件的运行程度，进行空分设备工况波动的修复；
[0012]步骤5、在过程管理信息存储设备中记录空分设备工况波动的修复过程。
[0013]所述的工况特征量的波动幅度必须大于传感器测量精度。
[0014]所述的传感器的监测固定频度，必须小于空分设备潜在故障状态发生与其演变为功能故障之间的间隔的一半，以保证能及时通过监测判断其潜在故障状态。
[0015]所述的工况负荷是时间轴上矩形波函数的负荷。
[0016]所述的信息存储设备中存储多个工况特征量的状态时序监测结果和还存储不同的生产环境下多个空分设备的工况波动信息数据和各工况调节功能部件的修复方案。
[0017]所述的构建转录因子阵列和状态酶阵列，是通过实时状态运算构建转录因子和状态酶阵列，并联合映射到各工况调节功能部件的修复方案，获取相应的历史运行状态数据和工况波动修复方案，实现对空分设备的在线工况修复，及时排除潜在故障，保障设备的良性运行，其具体步骤如下所示:
[0018]1)确定系统工况负荷监测点位L:
[0019]L= (lil i = 1, 2,…，n}
[0020]2)通过原始工况状态阵列统计，得到正常运行的工况数据Τ°:
[0021]T0 = It0iIi = 1,2，...，n}
[0022]3)通过对工况负荷状态数据分析，得到正常运行工况波动区间;
[0023]
【权利要求】
1.一种空分设备工况波动的修复方法，其特征在于，该方法的步骤如下: 1.1)对空分设备中的空气压缩机、预冷系统、纯化系统、增压机、膨胀机和精馏系统的进出口进行温度传感器、压力传感器和气体流量计布置调试；构建传感器信号滤波器和数据库的信息存储设备；工况负荷调节装置控制系统与信息存储设备连接； 1.2)对空分设备的工况特征量的波动幅度进行固定频度监测，并将监测数据作为空分设备信息数据库记录在信息存储设备中，通过滤波器数据过滤和优化，形成原始工况状态阵列； 1.3)读出在过程管理信息存储设备中的工况负荷状态数据，形成时序状态阵列，以所述各系统的数学模型为基础，通过与原始工况状态阵列进行比较构成残差阵列，然后基于额定阈值对残差进行分析与评价，从残差阵列中提取故障特征实现工况状态故障溯源诊断； 1.4)根据信息存储设备中的监测数据构建转录因子阵列和状态酶阵列，转录因子启动综合工况修复方案，修复启动时间必须小于空分设备潜在故障状态发生与其演变为功能故障之间的间隔周期，并配合状态酶调控工况调节功能部件的运行程度，进行空分设备工况波动的修复； 1.5)在过程管理信息存储设备中记录空分设备工况波动的修复过程。
2.根据权利要求1所述的一种空分设备工况波动的修复方法，其特征在于:所述的工况特征量的波动幅度必须大于传感器测量精度。
3.根据权利要求1所述的一种空分设备工况波动的修复方法，其特征在于:所述的传感器的监测固定频度，必须小于空分设备潜在故障状态发生与其演变为功能故障之间的间隔的一半，以保证能及时通过监测判断其潜在故障状态。
4.根据权利要求1所述的一种空分设备工况波动的修复方法，其特征在于:所述的工况负荷是时间轴上矩形波函数的负荷。
5.根据权利要求1所述的一种空分设备工况波动的修复方法，其特征在于:所述的信息存储设备中存储多个工况特征量的状态时序监测结果和还存储不同的生产环境下多个空分设备的工况波动信息数据和各工况调节功能部件的修复方案。
6.根据权利要求1所述的一种空分设备工况波动的修复方法，其特征在于:所述的构建转录因子阵列和状态酶阵列，是通过实时状态运算构建转录因子和状态酶阵列，并联合映射到各工况调节功能部件的修复方案，获取相应的历史运行状态数据和工况波动修复方案，实现对空分设备的在线工况修复，及时排除潜在故障，保障设备的良性运行，其具体步骤如下所示: 6.1)确定系统工况负荷监测点位L:
L= (Ii I i = I, 2,…，η} 6.2)通过原始工况状态阵列统计，得到正常运行的工况数据Τ°:
T0 = It0iIi = 1,2,…，η} 6.3)通过对工况负荷状态数据分析，得到正常运行工况波动区间
【文档编号】G05B23/02GK103558837SQ201310470620
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】龚勋, 冯毅雄, 谭建荣, 王晓丽, 郑浩 申请人:浙江大学