[發(fā)明專利]一種熱交換器運行監(jiān)測與故障診斷方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110176880.8
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112985790A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 張鳳麗;周祥;王金江;潘輝;王成城
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01D21/02;G01M3/00;G01M3/02;G01N25/20;G06K9/62
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權代理有限公司 11127
• 代理人: 周影;周達

本說明書實施例公開了一種熱交換器運行監(jiān)測與故障診斷方法及系統(tǒng)，所述方法包括采集熱交換器運行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)，所述運行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)包括用于表征熱交換器實時運行狀態(tài)的性能參數(shù)數(shù)據(jù)；對熱交換器當前運行狀態(tài)進行評價，以判斷熱交換器當前是否處于正常運行狀態(tài)；還可以構建的不受流量變化影響的故障模式判別模型，其中，所述故障模式判別模型通過對基于壓降的熱交換器初始故障模式判別模型進行去流量變化影響處理得到；利用所述故障模式判別模型對交換器運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行故障模式識別，以基于識別得到的故障模式對所述熱交換器進行故障診斷。可以提高熱交換器故障識別與診斷的準確性與及簡便性，確保熱交換器機組的安全、經(jīng)濟運行。

技術領域

本說明書涉及設備故障診斷技術領域，特別地，涉及一種熱交換器運行監(jiān)測與故障診斷方法及系統(tǒng)。

背景技術

熱交換器是油田化工和其他許多工業(yè)部門廣泛應用的一種通用工藝設備，因其通常運行在高溫高壓、大溫差等惡劣的環(huán)境下，導致其在長期運行過程中易出現(xiàn)部件失效、傳熱性能下降等問題。熱交換器設備的常見故障為泄漏、結垢、堵塞等。僅是換熱設備結垢而言，污垢所帶來的危害也是十分巨大的，主要可以體現(xiàn)在惡化傳熱性能、增加能量消耗、威脅設備安全、增加初始投資、增大運行維護費用、限制新技術發(fā)展等方面。據(jù)估算，國內(nèi)換熱設備行業(yè)因為污垢的原因一年內(nèi)導致的經(jīng)濟損失高達到幾十億美元。因此，準確的定位熱交換器的故障類型以及在各故障類型下的故障程度，對提高熱換設備的運行性能以及降低經(jīng)濟損失是非常重要的。

目前關于熱交換器故障診斷，大部分是通過采集熱交換器的運行基礎數(shù)據(jù)，并結合已發(fā)生的故障，對熱交換器可能發(fā)生何種故障以及故障程度進行預測。但熱交換器的運行環(huán)境較為復雜多變，產(chǎn)生的故障表觀形式也種類繁多，僅基于采集的數(shù)據(jù)以及歷史故障，并不能準確確定影響故障因素，進而影響故障診斷的準確性。因此，目前亟需一種更為準確高效的熱交換器故障診斷方法。

發(fā)明內(nèi)容

本說明書實施例的目的在于提供一種熱交換器運行監(jiān)測與故障診斷方法及系統(tǒng)，可以大幅提高熱交換器故障診斷的準確性以及簡便性，確保熱交換器機組的安全、經(jīng)濟運行。

本說明書提供一種熱交換器運行監(jiān)測與故障診斷方法及系統(tǒng)是包括如下方式實現(xiàn)的：

一種熱交換器運行監(jiān)測與故障診斷方法，所述方法包括：采集熱交換器的狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)，所述狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)包括用于表征所述熱交換器的實時運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)；根據(jù)所述狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)計算得到所述熱交換器的傳熱效率，以利用所述傳熱效率確定所述熱交換器是否存在運行異常；在確定所述熱交換器存在運行異常的情況下，獲取預先構建的不受流量變化影響的故障模式判別模型，其中，所述故障模式判別模型通過對基于壓降的熱交換器初始故障模式判別模型進行去流量變化影響處理得到；利用所述不受流量變化影響的故障模式判別模型以及所述狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)對所述熱交換器進行故障模式識別，以基于識別得到的故障模式對所述熱交換器進行故障診斷。

本說明書提供的所述方法的另一些實施例中，所述熱交換器的傳熱效率采用下述方式計算得到：其中，ε為傳熱效率，Q為冷流體或熱流體在管殼式熱交換器中的實際換熱量，Q_max為冷流體或熱流體在管殼式熱交換器中可能發(fā)生的最大換熱量。

本說明書提供的所述方法的另一些實施例中，所述初始故障模式判別模型包括：其中，ΔP為壓降，f為換熱通道的摩擦阻力系數(shù)，L為換熱通道的長度，d為換熱通道的當量直徑，V為換熱通道的換熱介質(zhì)流量，g為重力加速度；相應的，所述故障模式判別模型采用下述方式構建：基于壓降以及流量構建阻抗系數(shù)S，利用所述阻抗系數(shù)對所述初始故障模式判別模型進行去除流量變化影響處理，得到不受流量變化影響的故障模式判別模型：

本說明書提供的所述方法的另一些實施例中，所述方法還包括：在確定所述熱交換器的故障模式為結垢故障的情況下，阻抗系數(shù)比利用當前運行狀態(tài)相對未結垢狀態(tài)的阻抗系數(shù)比確定所述熱交換器是否結垢以及在結垢情況下的結垢程度。

本說明書提供的所述方法的另一些實施例中，利用下述比例計算模型確定所述阻抗系數(shù)比阻抗系數(shù)比：