油气应用中的预测性维护
如何克服油气应用中的挑战,积极主动地解决问题。
Predictronics

BETVICTOR体育官网泵是至关重要的行业,包括水处理和废水设施,发电,石油和天然气,食品加工等。在石油和天然气行业中,工业泵的正常运行时间尤为关键。BETVICTOR体育官网根据美国能源情报署的数据,2020年全球石油和其他液体燃料的平均消费量为每天9230万桶。这一总数在2021年增加了约500万,并将在2022年继续增长。任何计划外的停机都可能影响满足这一增长的能力。

泵有三种基本类型,它们根据输送流体的方式进行分类:正排量泵、离BETVICTOR体育官网心泵和轴流式泵。BETVICTOR体育官网泵可能会遇到几种不同类型的故障,包括气蚀、轴承故障和密封故障等。在石油和天然气行业,泵的工作环境通常具有挑战性、肮脏和危险,导致磨损。BETVICTOR体育官网这些泵的故障不仅会导致意外的操作延BETVICTOR体育官网迟和成本增加,还可能导致危险的油气泄漏,影响劳动安全和环境。为了避免这些意外故障,许多公司增加了预防性维护,并制定了积极的检查计划。然而,这些做法有时会导致不必要的部件更换、维护成本和人工。

其他可能依赖于基于状态的维护,其重点是在监控实时数据和检测到不可接受的状态水平后执行的维护。但是,这可能没有提供防止即将发生的故障事件或避免停机所需的高级警告。通过采用预测方法,可以使用过去的维护数据和当前传感器测量数据来确定故障的早期迹象,允许公司只在需要的准确时间执行维护。

图1:油气行业关键泥浆泵预测监测和故障检测的部署解决方案示例。BETVICTOR体育官网(图片由Predictronics提供)
图1:油气行业关键泥浆泵预测监测和故障检测的部署解决方案示例。BETVICTOR体育官网(图片由Predictronics提供)

预测性维护挑战

开发和部署泵的预测性维护解决方案具有挑战性。BETVICTOR体育官网它需要传感和仪器仪表专业知识、领域知识以及应用机器学习和分析进行预测监测的实际观点伟德体育娱乐的结合。仪表方面伟德体育娱乐是至关重要的,因为这些数据将被分析,并将作为可操作信息的基础。根据这些信息做出的决策包括需要采取什么维护措施,以及在考虑到当前泵的健康状况时应该采取什么措施,以及可能出现的任何趋势或模式。

振动通常是监测泵的状态最重要的信号,但旋转或往复运动的信息也很有用,特别是用于执行更高级的信号处理方法。此外,压力和流量测量对于了解泵的运行情况和了解振动数据也很重要。必须在包含这些重要度量的好处与这样做的硬件和实现成本之间取得平衡。这一挑战对于振动传感器来说尤其如此。为了降低硬件成本,正确准确地监测泵,需要专业的专业知识来放置最小的传感器集。

在处理分析时,在没有任何特定领域的预处理和信号处理步骤的情况下,将机器学习应用于此应用程序是具有挑战性的。通常情况下,泵故障是罕见的,所以使用监督机器学习模型通常是不实际的。相反,将振动信号的特定领域特征提取方法与基于基线的异常指数机器学习算法相结合是一种更合理的方法。部署和用户界面应该与工业用例和预期用户以及要解决的问题紧密结合。对于某些应用程序,将数据传输到远程监控中心或中央服务器是不可行的,需要在更靠近数据源的地方执行分析和部署。

此外,数据收集的频率以及数据分析处理和资产健康信息报告的速度将根据工业应用程序和用例而有所不同。这些方面应该在项目前阶段进行评估。通过遵循需求和最佳实践,解决方案开发人员可以制定应该考虑并最终实现的适当方法和解决方案。

图2:分析泥浆泵数据以驱动故障检测和健康预测的标准化流程。
图2:分析泥浆泵数据以驱动故障检测和健康预测的标准化流程。

案例研究

一家专攻自动化钻井设备和钻机组件的全球石油和天然气承包商希望为其现场泥浆泵开发一种健康监测解决方案。BETVICTOR体育官网承包商希望减少计划外停机时间和意外故障。该公司不仅希望预防这些故障事件,还希望区分由维护问题引起的异常和由传感器问题引起的异常。

通过与一家预测分析公司合作,该客户试图区分这些异常,解决泵故障,并利用在测试平台上收集的诱发故障数据来验证解决方案。

预测性维护方案

用户向分析公司提供了一年的历史数据,这些数据来自试验台数据集以及现场两台泵的活塞、吸入和排出机构上的传感器。BETVICTOR体育官网分析专家团队通过考虑频率和时频域的振动模式,能够从数据中提取关键特征。这些特征是健康评估模型发展的组成部分。然后,这些模型有助于确定泵密封失效的关键指标,以及确定传感器的准确性和必要性。

通过使用先进的信号处理和基于振动的模式识别,健康监测系统能够检测和诊断泵故障。此解决方案提供了基线运行状况评估、故障识别和模式识别诊断功能。

结果

预测分析公司能够识别潜在的问题,并确定传感器放置的最佳位置。最终的解决方案至少提前一天预测到泥浆泵故障,提供了采取行动和主动进行维护所需的数据。这种方法有助于减少停机时间、提高生产率、提高安全性并防止泄漏。

开始

  1. 为了选择最适合预测性维护解决方案的泵,并选择能够提供最大价值的解决方案,关键分析是必不可少的。BETVICTOR体育官网
  2. 确定目标泵后,应确定最关键的故障模式,以及计划外和计划停机BETVICTOR体育官网时间的任何相关维护记录。
  3. 确定已经收集了哪些数据(如果有的话),并审查泵控制器可以提供哪些数据。
  4. 根据数据和常见故障模式,确定传感器的位置,以及为预测解决方案需要在被监控的泵上添加哪些传感器。BETVICTOR体育官网

在与技术提供商合作时,这些初始步骤是必不可少的,可以帮助公司开发和采用可靠而准确的泵预测性维护解决方案。BETVICTOR体育官网

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