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压缩机全生命周期管理系统

2025-02-08 10:42:08
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
所属领域:
新能源与节能环保
项目成果/简介:

本项目提供压缩机全生命周期管理系统,建立模块化、集成化数据环境,面向于往复压缩机、隔膜压缩机,服务于石油化工、加氢站、储气库、船舶动力等行业主要包括:

设计规划阶段——压缩机整体方案设计,压缩机结构形式设计,核心部件材料遴选分析,启/停流程设计,安全控制策略设计等;

运行工作阶段——压缩机运行数据实时采集、远程动态展示,核心部件状态监测与故障诊断,监测诊断一体式/分体式硬件与软件系统开发;

检修维护阶段——零部件维修预警、寿命预测,可视化维修方案、维修模型、维修视频,压缩机及其辅助系统、零备件信息数字化管理平台。

关键技术一:压缩机性能计算技术与选型设计技术

基于 Windows 平台,遵循结构化、模块化原则,采用 QT 框架、C++语言编制交互设计软件,可实现往复压缩机物性计算、热力计算、动力计算、设计校核复算、平衡计算、产品系列化自动匹配、多工况计算七项功能于一体,可实现往复压缩机机组设计计算、选型、零部件管理一体化功能。现阶段已授权发明专利 1 项,软件著作权 1 项。

关键技术二:压缩机状态监测与故障诊断技术及设备

针对压缩机核心零部件构建相应状态监测方案与故障诊断方法,包括:①集成气缸内热力过程特征和阀片声发射信号的诊断方法,基于气阀声发射信号获得气阀故障的特征参数和反映故障程度的量化指标,诊断不同类型气阀故障;②基于活塞杆应变重构 pV 图方法的往复压缩机气阀无损故障诊断方法,基于活塞杆应变重构压力-容积图(p-V图)的无损监测方法,为传统侵入式方法破坏气缸完整性带来安全隐患的问题提供解决方案;③十字头销磨损、活塞杆松动的故障诊断方法,对不同程度十字头销磨损、活塞杆松动故障进行模拟试验,对比时频域分析研究十字头销磨损、活塞杆松动的故障机理、声发射信号和振动信号特征,提取故障特征识别故障程度;④基于压缩机内油-气压力“伴随”关系,国内外首次提出了集成声发射与油-气压无损监测的隔膜压缩机状态监测新方法,进一步根据油-气压力“伴随”关系的失调追溯故障根源;⑤基于增量式编码器的往复压缩机轴系扭振测试方法,基于增量式编码器构建了往复式压缩机扭振测试系统,为传统方法在现场实际应用时难于实施提出解决方案;⑥压缩机气流脉动和振动模态分析技术,隔振结构设计、管路结构设计,提供机组振动测试、诊断以及改进方案。

本项关键技术现阶段已授权国内发明专利 4 项,申请国际专利 2 项、国内发明专利10 项;应用于中海油海洋平台天然气压缩机;开发压缩机故障诊断仪,已在某加氢站压缩机调试中成功检测出气阀泄漏、膜片运动失效、活塞环磨损、溢油阀阀芯磨损等严重故障。

关键技术三:压缩机数据共享与健康管理云平台

构建压缩机及其辅助系统、零备件信息数字化管理平台;构建压缩机热力-动力-应力-寿命分析模块,集成监测数据评价机组运行状态;基于故障诊断技术,建立机组现场监测数据与健康/故障状态信息实时共享平台,打破机组现场与远程管理者之间的技术壁垒;实现压缩机核心部件维修预警、寿命预测,交互 GUI 界面集成可视化压缩机维修维保手册、指导视频、三维模型;压缩机全生命周期管理,显著提高运维效率和管理水平。

应用范围:

 本项关键技术应用于新疆呼图壁储气库和北京某加氢站,建立往复压缩机全生命周 期管理平台和隔膜压缩机健康管理系统。 

项目阶段:

工程样机、产业化

效益分析:

往复压缩机由于效率高,制造技术成熟,排气压力高且对于气体组分波动具有较好的适应性,成为应用最为广泛的压缩机。往复式压缩机的应用领域主要集中在石油炼化、煤化工、化肥等基础国民经济领域,以及清洁能源、节能环保等新兴经济市场。随着我国国民经济领域的持续稳定发展,以及天然气、汽柴油油品升级、火驱采油、多晶硅化工、工业尾气分离等清洁能源、节能环保等新兴市场的迅速崛起,工艺用往复式压缩机的市场需求量将保持稳步增长的态势。

隔膜压缩机因密封性好、压缩氢气不被污染、能实现数百兆帕压力等突出优点,被普遍用于加氢站氢气的高压压缩。加氢站是支撑燃料电池汽车产业发展必不可少的基石,也是氢能产业商业化发展的突破口。氢燃料电池汽车能否快速投入市场且被大众所接纳,建设和发展便捷、安全、低成本加氢站起到重要作用。截至 2018 年底,全球在运营加氢站共 369 座,我国建成在运营的加氢站共计 23 座,在建 40 余座,根据中国制造 2025对燃料电池汽车产业发展的规划,2025 年的目标是实现加氢站等配套基础设施的完善。预计 2025 年后国内燃料电池汽车产业将进入快速发展阶段,到 2030 年国内燃料电池汽车年销量规模可达百万以上,配套加氢站数量将在 4500 座以上,未来 10 年我国加氢站的建设将进入快速发展期。

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