TWI831864B - 用於製程氣體壓縮機的動態監測及控制之系統及方法 - Google Patents
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Abstract
本文公開了藉由評估關鍵性能指標(KPI)與跨三個領域(熱力學、轉子動力學)的設計進行比較,來監測和維護生產環境中使用的製程氣體壓縮機和輔助設備的操作、性能和可靠性的系統、方法和計算機程式產品 和系統性能比。
Description
本發明關於用於製程氣體壓縮機的動態監測及控制之系統和方法。
在長時間的生產期間中最大化資產性能和可靠性是全球乙烯工業的關鍵挑戰。在某些情況下,當目標是生產五年甚至十年的生產時,挑戰就更加嚴峻。此外,水和/或處理結垢可能對整個工廠的性能產生巨大影響,同時還會對能源和生產率造成重大的經濟損失。
在乙烯單元的資產中,沒有比製程氣體壓縮機(process gas compressor;PGC)及其相關設備-PGC列更關鍵的資產。乙烯PGC鍊是一個動態系統,由多套設備和測量設備/系統組成(壓縮機、渦輪機、級間冷卻器、表面冷凝器、除油鼓、潤滑油和密封系統、防喘振保護系統、調速器、聯軸器、熱電偶、壓力變送器、接近感測器、變矩器等)。與任何整合系統一樣,在生產操作期間單個部件的故障會迫使整個乙烯裝置進行昂貴的計劃外停機。
與風險相關的可持續性問題具有巨大的風險。選擇合適的工具和業務供應商/合作夥伴以減輕由於結垢而導致的運營中斷風險將是非常重要的決定。
乙烯生產者在選擇用於PGC火車結垢控制和監測技術的工具時有很多選擇。已經採用了各種方法來最小化設備結垢。其中它們包括在壓縮機和渦輪轉子上塗特種塗料,注入水以降低壓縮機排氣溫度,注入洗油以幫助溶解聚合物沉積物,以及添加特種防污技術以防止聚合等。另外,已經使用多種測量系統和方法來監測和評估機器效率。這導致了混合的結果和對壓縮機性能進行正確評估的困難。
乙烯是石化工業的重要組成部分,並且是產量最高的有機化合物中的一個。它通常在蒸汽裂解裝置中由多種石油基原料(如乙烷-丙烷和/或石腦油)生產,並用於製造幾種主要的衍生物。
總體上如圖1所示,乙烯生產的處理是從乙烷-丙烷混合物生產乙烯的蒸汽裂解處理。該處理可分為三個主要部分:裂化和驟冷;壓縮和乾燥;和分離。
首先,在裂化和驟冷部分中,將乙烷-丙烷混合物進料到爐中,在高爐條件下將其裂解,形成乙烯,丙烯和其他副產物。隨後將熔爐出口料流送入水基驟冷器中,以防止進一步的反應和不良副產物的形成。
然後,來自驟冷塔的裂化氣體被引導至處理的壓縮和分離部分。除去冷凝的稀釋蒸汽、重烴、焦油和焦炭。
在該處理的壓縮和乾燥部分中,裂化氣體的壓縮跨越多個階段進行。儘管其他乙烯設計處理可能具有較少的階段,在圖1所示的實例中,氣體壓縮有五個階段。如圖1所示,在第三階段的壓縮之後,藉由液體苛性鹼和苛性洗滌塔中的水洗/接觸從裂解氣中除去二氧化碳和硫。然後將壓縮的裂化氣體冷卻,隨後藉由分子篩乾燥以除去任何殘留的水分。
在該處理的分離部分中,將乾燥的裂化氣體供入冷箱中以除去氫和輕烴,同時使乙烯損失最小。此時,來自冷卻系統的冷凝水被送入一系列分離塔。在第一塔(脫甲烷塔)中,從頂部獲得甲烷並進一步在冷箱中使用,同時將塔底物流進料到第二塔(脫乙烷塔)。將主要由乙烯和乙烷組成的脫乙烷塔的頂部送入乙炔轉化器,然後在C2分離器中進行分餾。在該塔中,輕餾分從塔頂餾出物排出並循環到壓縮系統中,而聚合物級(polymer-grade;PG)乙烯則作為側流從塔中抽出。來自C2分離器底部的乙烷被再循環到裂化爐中。
脫乙烷塔塔底物流被送入脫丙烷塔,該塔將塔頂餾出物中的C3組分蒸餾出來。該塔頂物流經催化加氫處理以除去甲基乙炔和丙二烯,然後進料至C3-分離器。在該塔中,輕餾分從塔頂餾出物轉移到壓縮機中,而聚合物級(polymer-grade;PG)丙烯則從塔中作為側線物流抽出。將來自C3分離器底部的丙烷回收到裂化爐中。從脫丙烷塔底部獲得C4 +流。
如本文所述,壓縮階段對於乙烯的生產至關重要。但是,在處理的這一部分中使用的壓縮機(通常稱為製程氣體壓縮機)在周轉間隔期間會承受巨大的應力、暴露和降解。在乙烯生產期間,必須對其進行監控,維護和處理以安全可靠地操作。關於壓縮機性能的監測,一個常見的問題是發送到監測系統並在資料歷史記錄器中收集的資料量。乙烯工廠人員很難將每分鐘數百兆的資料轉換為健康洞察趨勢和維護相關資訊。
儘管以上一般著重於乙烯生產,但是應當理解,製程氣體壓縮機也用於油氣生產和加工中;煉油;工業氣體生產等,且在乙烯生產的那些努力領域中也遇到了類似的挑戰。
因此,需要克服本領域中的挑戰的系統、方法以及計算機監測和診斷程式產品,上面描述了其中的一些。
本文公開和描述的是用於監測和維護製程氣體壓縮機及其相關輔助設備(汽輪機,表面冷凝器、級間冷卻器和冷凝鼓等)的操作,性能和可靠性的系統,方法和計算機程式產品。在生產環境中使用,方法是評估關鍵性能指標(key performance indications;KPI)與跨三個領域(熱力學、轉子動力學和系統性能比)的設計之間的關係。生產環境可以包括乙烯生產;石油生產和加工;煉油;工業氣體生產;等等。
附加的優點將在下面的描述中部分地闡述,或者可以藉由實踐獲知。借助於所附請求項中特別指出的元件和組合將實現並獲得優點。應當理解,如請求項的那樣,前面的一般描述和下面的詳細描述都僅僅是示例性和說明性的,而不是限制性的。
在公開和描述本發明的方法和系統之前,應理解所述方法和系統不限於特定的合成方法,特定的組分或特定的組合物。還應理解,本文所使用的術語僅出於描述特定實施方案的目的,而無意於進行限制。
如說明書和所附請求項書中所使用的,單數形式“一”,“一個”和“該”包括複數對象,除非上下文另外明確指出。範圍可以在本文中表示為從“大約”一個特定值和/或到“大約”另一特定值。當表達這樣的範圍時,另一實施例包括從一個特定值和/或到另一特定值。類似地,當藉由使用先行詞“約”將值表示為近似值時,將理解的是,特定值形成另一實施例。還將理解的是,每個範圍的端點相對於另一端點並且獨立於另一端點都是重要的。
“可選的”或“可選地”是指隨後描述的事件或情況可能發生或可能不發生,並且該描述包括所述事件或情況發生的情況和未發生的情況。
在本說明書的整個說明書和請求項書中,單詞“包括”和該單詞的變體,例如“包括”和“包含”,是指“包括但不限於”,並且不旨在為例如,其他添加、組分、整數或步驟。“示例性”是指“的一個示例”,並且無意傳達較佳或理想實施例的指示。“諸如”不是限制性的,而是用於說明目的。
公開了可用於進行所公開的方法和系統的部件。本文公開了這些和其他部件,並且應當理解,當公開這些部件的組合、子集、交互作用、組等時,儘管可能沒有明確公開每個分開的和集體的組合和排列的具體參考,對於所有方法和系統,在本文中具體構思和描述了每種方法。這適用於本申請的所有方面,包括但不限於所公開的方法中的步驟。因此,如果可以進行多種附加步驟,則應當理解,這些附加步驟中的每一個都可以用所公開方法的任何特定實施例或實施例的組合來進行。
藉由參考以下較佳實施例的詳細描述和包括在其中的實施例以及圖式及其之前和之後的描述,可以更容易地理解本方法和系統。
如本領域技術人員將理解的,所述方法和系統可以採取完全硬體實施例,完全軟體實施例或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。此外,所述方法和系統可以採取計算機可讀儲存媒體上的計算機程式產品的形式,所述計算機可讀儲存媒體具有體現在該儲存媒體中的計算機可讀程式指令(例如,計算機軟體)。更特別地,本方法和系統可以採用網路實現的計算機軟體的形式。可以利用任何合適的計算機可讀儲存媒體,包括硬碟、CD-ROM、光學儲存設備或磁性儲存設備。
下面參考方法、系統、裝置和計算機程式產品的方塊圖和流程圖說明來描述方法和系統的實施例。應當理解,方塊圖和流程圖的每個方塊以及方塊圖和流程圖的各個方塊的組合可以藉由計算機程式指令來實現。可以將這些計算機程式指令加載到通用計算機、專用計算機或其他可程式化資料處理裝置上以產生機器,從而使得在計算機或其他可程式化資料處理裝置上執行的指令創建用於實現該指令的裝置。流程圖塊中指定的功能。
這些計算機程式指令還可以儲存在計算機可讀記憶體中,該計算機可讀記憶體可以指導計算機或其他可程式化資料處理裝置以特定方式起作用,使得儲存在計算機可讀記憶體中的指令產生以下內容。製造包括計算機可讀指令,用於實現一個或多個流程圖方塊中指定的功能。也可以將計算機程式指令加載到計算機或其他可程式化資料處理裝置上,以使一系列操作步驟在計算機或其他可程式化設備上進行以產生計算機實現的處理,從而使指令在計算機上執行或其他可程式化裝置提供用於實現在一個或多個流程圖方塊中指定的功能的步驟。
因此,方塊圖和流程圖的方塊支持用於進行指定功能的裝置的組合,用於進行指定功能的步驟的組合以及用於進行指定功能的程式指令裝置。還應當理解,方塊圖和流程圖的每個方塊以及方塊圖和流程圖的各個方塊的組合可以藉由進行指定功能或步驟的根據專用硬體的計算機系統或專用硬體和計算機指令的組合來實現。
圖2是用於生產乙烯的方法的簡化方塊圖。在圖所示的處理中,如圖2所示,在乙烯單元中通常有3-5個分開的壓縮階段(取決於單元設計)。簡化的方塊圖(圖2)說明了在酸性氣體/苛性鹼塔之前的幾個壓縮階段以及之後的幾個壓縮階段。
圖3是示例性製程氣體壓縮機的處理流程圖。下圖顯示了乙烯單元的常見五階段壓縮設計佈局。它顯示了在酸性氣體/苛性鹼塔之前的四個壓縮階段,以及隨後的第五個壓縮階段。流經壓縮機的處理氣體在每個階段都被壓縮-在階段1的初始入口壓力約為6-10psi,在壓縮的最後階段的出口壓力約為550-600psi。
圖4是用於監測和維護在生產環境中使用的製程氣體壓縮機400的操作,性能和可靠性的系統的簡化圖。通常,製程氣體壓縮機400將具有三個至五個分開的壓縮級。在圖4的系統中,與製程氣體壓縮機400有關的資料由控制和/或監測系統402測量和收集。控制/監測系統402至少包括處理器和與處理器通訊的記憶體(如本文中更詳細描述的)。整個製程氣體壓縮機系統要進行數百次測量。這些測量包括但不限於:每個階段的入口和出口上的壓力和溫度;質量或體積氣體流量;每個壓縮機和渦輪轉子的內側和外側徑向振動、軸承溫度和軸向運動測量值;級間冷卻器壓力、溫度和壓力差;每個級間分離器的液位控制測量;蒸汽流量;冷卻水流動和溫度;渦輪和轉子速度;氣體成分和分子量(必須計算或模擬-取決於工廠可用的測量工具)。
由控制/監測系統測量和收集的資料的至少一部分儲存在資料歷史記錄器404中。資料歷史記錄器至少包括可由控制/監測系統402存取的記憶體。至少具有處理器的裝置406提取儲存在資料歷史記錄器404中的測量和收集的資料中的資料。在一些情況下,設備404的處理器可以是與控制/監測系統402所使用的處理器相同的設備。裝置406使用其處理器來進行用於關鍵性能指標(KPI)的計算以及用於製程氣體壓縮機和發動機的診斷輸出。它的相關輔助設備(汽輪機,表面冷凝器以及級間冷卻器和冷凝鼓)400使用提取到的測量和收集資料。針對與製程氣體壓縮機400相關聯的熱力學性能、轉子動力學和系統性能比408來計算KPI和診斷輸出。製程氣體壓縮機400的多方效率是一個KPI。其他KPI包括但不限於壓縮比、排氣溫度、溫度升高、體積流量、揚程、徑向振動、軸向運動、軸承溫度、轉子速度、增量壓力、蒸汽流量、真空壓力、接近溫度、添加劑劑量等。
通常,控制/監測系統402還監測並維護關聯的輔助設備408的操作,性能和可靠性,並用於測量和收集與與製程氣體壓縮機400關聯的輔助設備408有關的資料。KPI與輔助設備408相關聯的診斷輸出可以包括管道中的壓差,級間冷卻器的狀態和性能、交換器和分離鼓的狀態和性能、關鍵性能比、進近溫度、馬力趨勢等中的一個或多個。
然後,裝置406將針對製程氣體壓縮機的計算出的KPI和診斷輸出進行比較以設計和設定極限。這可以使用從控制/監測系統402測量的提取到的測量和收集資料(從資料歷史記錄器404提取)和實時資料中的一個或兩個來進行。通常,比較計算的KPI和用於製程氣體壓縮機的設計和設定極限的診斷輸出包括比較計算出的KPI和相關輔助設備408的診斷輸出。該比較用於根據該等比較進行製程氣體壓縮機的處理、持續監控、報告、通訊和建模中的至少一個。這可以包括根據所述比較,對相關輔助設備進行處理,持續監測、報告、通訊和建模中的至少一個。在一些情況下,比較的結果包括根據比較將添加劑注入製程氣體壓縮機400中。例如,添加劑可以是沖洗用油、鍋爐給水、抗聚合劑和表面改性劑中的一種或多種。在一些情況下,裝置406可以使添加劑自動注入到製程氣體壓縮機400中。裝置406還可以自動確定要注入的添加劑的類型和/或註入的數量。
在一些情況下,當裝置406計算與製程氣體壓縮機400相關的熱力學性能,轉子動力學和系統性能比的KPI和診斷輸出時,這可以包括熱力學趨勢和性能曲線,機械和轉子動力學趨勢以用於製程氣體壓縮機和輔助設備。
在一些情況下,製程氣體壓縮機400包括渦輪段和壓縮機段,並且由裝置406為製程氣體壓縮機400計算的機械和轉子動力學包括壓縮機段和渦輪段中的每個之機械和轉子動力學。
有利地,根據比較進行處理包括提供通用的處理建議,這些建議專門設計用於滿足客戶的可靠性和性能期望。還應理解,在某些情況下,客戶可用的設備測量資料源/歷史記錄器可用於定義與製程氣體壓縮機400相關的熱力學性能、轉子動力學和輔助設備的KPI。
在一些情況下,根據比較的製程氣體壓縮機的性能報告包括週期提供標準化的服務報告/監測/通訊。例如,可以每週或在任何其他週期基礎上提供報告。根據所述比較進行製程氣體壓縮機的通訊可以包括提供週期服務報告和協調的週期性能團隊討論以確保滿足性能期望。例如,週期服務報告可以每週提供一次,而協調的週期性能團隊討論可以每季度進行一次。在某些情況下,根據比較的製程氣體壓縮機性能建模包括確定針對鍋爐給水注入進行校正的製程氣體壓縮機的多方效率,創建進料板變化的性能期望模型以及確定實時可壓縮因子(k因子)。
圖5是示出監測和維護在生產環境中使用的製程氣體壓縮機及其輔助設備的操作、性能和可靠性的示例性方法的流程圖。在步驟502,測量和收集與製程氣體壓縮機400及其輔助設備408有關的資料。通常,資料是由控制/監測系統402測量和收集的。至少一部分測量和收集的資料被儲存在資料歷史記錄器404中。在504,至少一部分測量和收集的資料被儲存在資料歷史記錄器中。提取資料歷史學家。在506,處理器用於使用提取到的測量和收集的資料來進行針對關鍵性能指標(KPI)和製程氣體壓縮機及其輔助設備的診斷輸出的計算。針對與製程氣體壓縮機及其關聯的輔助設備(蒸汽輪機、表面冷凝器、級間冷卻器和冷凝鼓等)相關的熱力學性能、轉子動力學和系統性能比,定義了KPI和診斷輸出。在508,將用於製程氣體壓縮機及其輔助設備的計算出的KPI和診斷輸出與設計和設定點極限進行比較。並且,在510,根據比較,進行製程氣體壓縮機及其輔助設備的處理,持續監測、報告、通訊和建模中的至少一個。可以在至少包括處理器和與處理器通訊的記憶體的計算裝置上實現所描述的方法。例如,計算裝置406。還應當理解,可以使用計算機程式產品來實現該方法,該計算機程式產品包括儲存在其上的計算機可執行指令的非暫時性計算機可讀媒體。
圖6是概述圖,其示出了資產測量、資料採集、資料建模(KPI和診斷輸出的計算)以及製程氣體壓縮機的計算與設計和性能極限的比較步驟。顯示了轉子動力學報告和性能報告的示例性輸出。還說明了可由系統創建的遠程存取功能和警報/通知,用於監測和維護生產環境中使用的製程氣體壓縮機的操作、性能和可靠性。
上面已經將系統描述為由單元組成。本領域技術人員將理解,這是功能描述,並且各個功能可以藉由軟體、硬體或軟體和硬體的組合來進行。一個單元可以是軟體、硬體,也可以是軟體和硬體的組合。這些單元可以包括用於監測和維護生產環境中使用的製程氣體壓縮機的操作、性能和可靠性的軟體。在一個示例性方面,這些單元可以包括處理裝置,該處理裝置包括如圖7所示的處理器721,並在下面描述。
圖7是示例性計算裝置700,其可以包括控制/監測系統的全部或一部分,或者可以包括分開的計算裝置,該分開的計算裝置用於實施監測和維護用於生產環境中發動機的製程氣體壓縮機的方法、性能和可靠性的方法的各個方面。在各個方面中,圖7的處理裝置可以包括裝置406和/或監測/控制系統402的全部或一部分。如本文所使用的,“處理裝置”可以包括多個處理裝置。處理裝置710可以包括一個或多個硬體部件,例如處理器721、隨機存取記憶體(RAM)模組722、唯讀記憶體(ROM)模組723、儲存器724、資料庫725、一個或多個輸入/輸出(I/O)裝置726和介面727。可替代地,和/或另外,計算裝置700可以包括一個或多個軟體部件,例如計算機可讀媒體,包括用於進行與示例性實施例相關的方法的計算機可執行指令。預期可以使用軟體來實現上面列出的一個或多個硬體部件。例如,儲存器724可以包括與一個或多個其他硬體部件相關聯的軟體分區。應當理解,上面列出的部件僅是示例性的,並不意圖是限制性的。
處理器721可以包括一個或多個處理器,每個處理器被配置為執行指令和處理資料以進行與處理裝置相關聯的一個或多個功能,以監測和維護生產環境中使用的製程氣體壓縮機的操作、性能和可靠性。處理器721可以通訊地耦合到RAM 722、ROM 723、儲存器724、資料庫725、I/O裝置726和介面727。處理器721可以被配置為執行計算機程式指令的序列以進行各種處理。可以將計算機程式指令加載到RAM 722中以由處理器721執行。
RAM 722和ROM 723每個可以包括一個或多個用於儲存與處理器721的操作相關聯的資訊的設備。例如,ROM 723可以包括被配置為存取和儲存與計算裝置700相關聯的資訊的記憶體裝置,包括用於識別,初始化和監測一個或多個部件和子系統的操作。RAM 722可以包括用於儲存與處理器721的一個或多個操作相關聯的資料的記憶體裝置。例如,ROM 723可以將指令加載到RAM 722中以由處理器721執行。
儲存器724可以包括被配置為儲存處理器721進行與公開的實施例一致的處理可能需要的資訊的任何類型的大容量儲存裝置。例如,儲存器724可以包括一個或多個磁碟和/或光碟設備,例如硬碟驅動器、CD-ROM、DVD-ROM或任何其他類型的海量媒體設備。
資料庫725可以包括一個或多個軟體和/或硬體部件,這些軟體和/或硬體部件協作以儲存、組織、分類、過濾和/或佈置計算裝置700和/或處理器721使用的資料。例如,資料庫725可以儲存一種用於監測和維護生產環境中使用的製程氣體壓縮機的操作,性能和可靠性的算法。資料庫725還可以儲存與監測和維護在生產環境中使用的製程氣體壓縮機的操作,性能和可靠性的方法相關的資訊,該方法包括:獲取與製程氣體壓縮機相關的至少一部分測量和收集的資料;使用提取到的測量和收集的資料對製程氣體壓縮機的關鍵性能指標(KPI)和診斷輸出進行計算;比較製程氣體壓縮機的計算出的KPI和診斷輸出與設計和設定值極限之間的關係;根據這些比較,對製程氣體壓縮機進行處理、持續監控、報告、通訊和建模中的至少一個。可以想到,資料庫725可以儲存與上面列出的資訊相比附加的和/或不同的資訊。
I/O裝置726可以包括被配置以與計算裝置700相關聯的使用者通訊資訊的一個或多個部件。例如,I/O設備可以包括具有整合鍵碟和滑鼠的控制台,以允許使用者進行維護一種用於監測和維護生產環境中使用的製程氣體壓縮機的操作、性能和可靠性的算法等。I/O裝置726還可以包括顯示器,該顯示器包括用於在監測器上輸出資訊的圖形使用者界面(graphical user interface;GUI)。I/O裝置726還可以包括外圍裝置,例如用於打印與計算裝置700相關聯的資訊的印表機、使用者可存取的磁碟驅動器(例如USB端口、軟碟,CD-ROM或DVD-ROM驅動器等),以允許使用者輸入儲存在便攜式媒體設備、麥克風、揚聲器系統或任何其他合適類型的介面裝置上的資料。
介面727可以包括一個或多個部件,該一個或多個部件被配置為經由諸如網際網路、局域網、工作站對等網路、直接鏈接網路、無線網路、或任何其他合適的通訊平台。例如,介面727可以包括一個或多個調變器、解調器、多工器、解多工器、網路通訊裝置、無線裝置、天線、數據機以及配置成能夠經由通訊網路進行資料通訊的任何其他類型的裝置。
如上所述,裝置406用於週期創建標準化的服務報告/監測/通訊。圖 8(17頁)是此類報告的示例。圖8所示的報告有助於簡化和標準化來自製程氣體壓縮機及其相關輔助設備(汽輪機,表面冷凝器,級間冷卻器和冷凝鼓等)的大量原始資料。原始資料被轉換為數字關鍵性能指標(key performance indicators;KPI),可以將其圖形化地反映為健康見解和與性能相關的資訊趨勢。該報告有助於區分預期的性能模式和不典型的狀況。在某些情況下,合格的工程專家會審查和傳達報告中提到的異常情況。總而言之,產生的報告由合格的專家審閱,可以系統地分析製程氣體壓縮機及其輔助設備的操作狀況,從而減少計劃外的停機時間,同時提高資產生產率和性能。
應當理解,儘管上述方法、系統和計算機程式產品通常集中於乙烯的生產,但是這些方法、系統和計算機程式產品也可以在包括石油和天然氣生產和處理;煉油;工業氣體生產;等等在內的其他生產環境中應用和利用。
儘管已經結合較佳實施例和特定示例描述了方法和系統,但是並不旨在將範圍限於所闡述的特定實施例,因為本文中的實施例在所有方面都旨在是示例性的而不是限制性的。
除非另有明確說明,否則絕不意圖將本文闡述的任何方法解釋為要求其步驟以特定順序進行。因此,在方法請求項沒有實際列舉其步驟要遵循的順序的情況下,或者在請求項書或說明書中沒有特別說明步驟應限於特定順序的情況下,絕不意味著該順序是必須的,從任何方面進行推斷。這適用於任何可能的非表達的解釋基礎,包括:關於步驟安排或操作流程的邏輯問題;源自語法組織或標點的簡單含義;說明書中描述的實施例的數量或類型。
在整個本申請中,可以參考各種出版物。這些出版物的公開內容藉由引用整體結合到本申請中,以便更全面地描述所述方法和系統所屬的現有技術水平。
對於本領域技術人員將顯而易見的是,在不脫離範圍或精神的情況下可以進行各種修改和變型。藉由考慮本文公開的說明書和實踐,其他實施例對於本領域技術人員將是顯而易見的。說明書和示例旨在僅被認為是示例性的,真實的範圍和精神由所附請求項指示。
1:爐
2:驟冷器塔
3:壓縮系統
4:苛性洗滌塔
5:乾燥單位
6:冷箱
7:脫甲烷塔
8:脫乙烷塔
9:C2分離器
10:脫丙烷塔
11:C3分離器
12:冷卻塔
CW:冷卻水
PG:聚合物級
400:製程氣體壓縮機
402:控制和/或監測系統
404:資料歷史記錄器
406:裝置
408:輔助設備
700:計算裝置
710:處理裝置
721:處理器
722:隨機存取記憶體(RAM)模組
723:唯讀記憶體(ROM)模組
724:儲存器
725:資料庫
726:輸入/輸出(I/O)裝置
727:介面
結合在本說明書中並構成本說明書一部分的圖式示出了實施例,並且與說明書一起用於解釋方法和系統的原理:
[圖1]是示出了藉由乙烷-丙烷混合物的裂化的示例性乙烯生產處理的處理圖;
[圖2]是乙烯生產單元的簡化方塊圖。
[圖3]是示例性製程氣體壓縮機的處理流程圖;
[圖4]是用於監測和維護在生產環境中使用的製程氣體壓縮機的操作、性能和可靠性的系統的簡化圖;
[圖5]是用於監測和維護在生產環境中使用的製程氣體壓縮機及其輔助設備的操作、性能和可靠性的方法的流程圖,其可以由圖4的系統來實現;
[圖6]是圖5的方法的步驟和從該處理的輸出示例的圖示;
[圖7]是示例性計算裝置,其可以包括控制/監測系統的全部或一部分,或者可以包括分開的計算裝置,該分開的計算裝置用於實施監測和維護用於生產環境中的製程氣體壓縮機的操作、性能和可靠性的方法的各個方面;和
[圖8](第17頁)是圖5中描述的方法的示例輸出和報告。
Claims (27)
- 一種監測和維護生產環境中使用的製程氣體壓縮機及其相關輔助設備的操作、性能和可靠性之方法,該方法包含:測量和收集與製程氣體壓縮機及其相關輔助設備有關的資料;將該測量和收集的資料之至少一部分儲存在資料歷史記錄器中;提取儲存在該資料歷史記錄器中的該測量和收集的資料之至少一部分;使用該提取的測量和收集資料,針對該製程氣體壓縮機及其相關輔助設備的關鍵性能指標(key performance indicator;KPI)和診斷輸出進行計算,其中針對與該製程氣體壓縮機及其相關輔助設備的熱力學性能、轉子動力學和系統性能比來計算該KPI和診斷輸出;比較用於該製程氣體壓縮機及其相關輔助設備之該計算的KPI和診斷輸出,以設計和設定點極限;並且根據該比較,進行該製程氣體壓縮機及其相關輔助設備之處理、持續監測、報告、通訊和建模中的至少一個。
- 根據請求項1之方法,更包含根據該比較將添加劑注入到該製程氣體壓縮機及其相關輔助設備中。
- 根據請求項2之方法,其中該添加劑包含沖洗用油、鍋爐給水、抗聚合劑和表面改性劑中的一個或多個。
- 根據請求項1之方法,其中監測和維護該製程氣體壓縮機的操作、性能和可靠性的方法包括監測和維護該相關輔助設備的操作、性能和可靠性。
- 如請求項4之方法,其中測量和收集與該製程氣體壓縮機有關的資料包括測量和收集與該製程氣體壓縮機相關的該輔助設備有關的資料。
- 根據請求項5之方法,其中針對該製程氣體壓縮機的關鍵性能指標(KPI)和診斷輸出進行計算包括:使用該提取的測量和收集的資料來針對該相關輔助設備的關鍵性能指標(KPI)和診斷輸出進行計算。
- 根據請求項6之方法,其中比較用於該製程氣體壓縮機之該計算的KPI和診斷輸出以設計和設定點極限包括:比較用於該相關輔助設備之該計算的KPI和診斷輸出。
- 根據請求項7之方法,其中根據該比較來進行處理、持續監測、報告、通訊和建模中的至少一個包括:根據該比較進行該相關輔助設備之處理、持續監測、報告、通訊和建模中的至少一個。
- 根據請求項1之方法,其中針對與該製程氣體壓縮機相關聯的熱力學性能、轉子動力學和系統性能比而計算出的該KPI和診斷輸出包括:針對該製程氣體壓縮機的熱力學趨勢和性能圖、機械和轉子動力學和輔助設備的性能。
- 根據請求項9之方法,其中該製程氣體 壓縮機包含渦輪段和壓縮機段,並且針對該製程氣體壓縮機的該機械和轉子動力學包括該壓縮機段和該渦輪段中的每一個的機械和轉子動力學。
- 根據請求項9之方法,其中與該輔助設備相關聯的該KPI和診斷輸出包括越過管道中的壓差、級間冷卻器的狀態和性能、交換器和分離鼓的狀態和性能、關鍵性能比、接近溫度和功率趨勢中的一個或多個。
- 根據請求項1之方法,其中該等KPI中的一個包含該製程氣體壓縮機的多方效率。
- 根據請求項1之方法,其中測量和收集與該製程氣體壓縮機有關的資料包含:測量和收集系統振動資訊和轉子推力軸承資訊。
- 根據請求項1之方法,其中根據該比較進行處理包含:提供專門設計以滿足客戶的可靠性和性能期望的通用處理建議。
- 根據請求項1之方法,其中進行連續監測包含利用客戶的可用設備測量資料源/歷史記錄器來定義與該製程氣體壓縮機相關的熱力學性能、轉子動力學和系統性能比的該等KPI。
- 根據請求項1之方法,其中根據該比較來進行該製程氣體壓縮機的報告包含:基於週期提供標準化的服務報告/監測/通訊。
- 根據請求項16之方法,其中該週期是每週。
- 根據請求項1之方法,其中根據該比較來進行該製程氣體壓縮機的通訊包含:提供週期服務報告和協調的週期性能團隊討論,以確保滿足性能期望。
- 根據請求項18之方法,其中該週期服務報告是基於每週提供的。
- 根據請求項18之方法,其中該協調的週期性能團隊討論基於每季發生一次。
- 根據請求項1之方法,其中根據該比較來對該製程氣體壓縮機進行建模包含:確定針對鍋爐給水注入而校正的該製程氣體壓縮機的多方效率,創建用於進料板變化的性能期望模型;以及確定實時壓縮因子(k因子)。
- 根據請求項1之方法,其中該製程氣體壓縮機具有三至五個分開的階段。
- 根據請求項1之方法,其中與該製程氣體壓縮機相關輔助設備包含蒸汽渦輪、表面冷凝器以及級間冷卻器和冷凝鼓中的一個或多個。
- 根據請求項1之方法,其中該生產環境包括乙烯生產。
- 根據請求項1之方法,其中該生產環境包含油氣生產和加工、煉油或工業氣體生產中的一個。
- 根據請求項1之方法,其中該方法在至少包含處理器和與該處理器通訊的記憶體的計算裝置上實現。
- 根據請求項1之方法,其中該方法是使用計算機程式產品實現的,該計算機程式產品由儲存在其上的計算機可執行指令的非暫時性計算機可讀媒體所構成。
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