互动控制播客

简介:在本期节目中，我将与嘉宾亚历克斯·克鲁兹讨论能源转型这个紧迫的话题。Alex给出了他对这意味着什么以及它将如何影响控制系统用户的看法。

主题:

• 碳捕获和储存
• 氢
• 排放管理
• 清洁一体化电源
• 政策和外部资金

客人生物:

Alex目前是贝克休斯能源转型解决方案全球知识经理，担任材料科学方面的科学家和SME，并就能源转型领域刺激研发、政策、资金和外部参与的方法提供建议。之前的职位包括在壳牌担任工艺工程师和标杆顾问，以及为各种可再生能源公司进行研发。Alex拥有化学工程学士学位和材料科学和工程科学领域的双博士学位。

额外的资源:

• Nexus控件主页
• 贝克休斯主页

简介:在本系列的第1部分中，我们讨论了工业自动化领域面临的新出现的威胁和攻击载体。在第2部分中，我们将与我的嘉宾Matt Leipnik一起讨论操作技术(OT)以及如何从被动的网络安全方法过渡到主动的网络安全方法。你不会想错过马特的实用建议开始!

主题:

• OT网络安全的3个阶段方法:卫生、混合和整体
• 每个阶段的主要特征以及如何发展
• 你可以自己做一些免费的练习来改善你的网络姿势
• 开始的实用建议

客人生物:

Matt是贝克休斯公司Nexus Controls的首席工业网络安全专家。他负责在欧洲、英国和RCIS开发客户运营技术(OT)网络安全解决方案。Matt在网络安全方面有超过21年的经验，包括为塔塔通信公司发展MSS业务，担任其全球售前工程主管，以及在英国电信全球服务公司担任技术客户经理和安全运营中心(SoC)经理。马特还为英国第一个数字创新合作空间建立了技术和安全堆栈。在加入贝克休斯之前，Matt拥有自己的公司，为多个客户提供安全咨询和虚拟CISO服务，其中包括世界上最大的海上风电场之一。Matt拥有格林威治大学的计算科学学士学位，并在IET、ISA Qatar、API Europe和Fortinet Secure OT发表过关于工业网络安全的演讲。

额外的资源:

• Nexus控制工业网络安全
• Nexus控制网络安全页面
• Nexus控件主页

简介:在本集中，我将与我的嘉宾Paul Rix讨论典型DCS生命周期的不同阶段以及由此产生的所有权考虑。

主题:

• DCS生命周期阶段:供应商选择，规格创建，招标，谈判，合同管理，工程和调试，生命周期支持，扩展和增强
• 了解Paul如何定义每个阶段，并深入了解供应商选择和规范创建

客人生物:

保罗是工业过程自动化领域的退休专家。在这一领域30多年来，他曾在国内和国际公司担任国际管理职务，涵盖I&C业务的所有方面。最近，他专攻全球客户和产品管理，曾担任多种高级职务，涉及广泛的全球旅行，并在中东和亚洲长期任职。在学术上，他分别拥有英国物理学和工程学学士和硕士学位，同时也是欧洲注册专业工程师和英国特许工程师。

额外的资源:

• Nexus Controls Insights页面
• Nexus控件主页

简介:在本集中，我将继续与我的嘉宾Paul Rix讨论典型DCS生命周期的不同阶段。不要错过最后，保罗给出了他为每个阶段推荐的最佳实践!

主题:

• DCS生命周期阶段:供应商选择，规格创建，招标，谈判，合同管理，工程和调试，生命周期支持，扩展和增强

客人生物:

保罗是工业过程自动化领域的退休专家。在这一领域30多年来，他曾在国内和国际公司担任国际管理职务，涵盖I&C业务的所有方面。最近，他专攻全球客户和产品管理，曾担任多种高级职务，涉及广泛的全球旅行，并在中东和亚洲长期任职。在学术上，他分别拥有英国物理学和工程学学士和硕士学位，同时也是欧洲注册专业工程师和英国特许工程师。

额外的资源:

• Nexus Controls Insights页面
• Nexus控件主页

简介:在本节课中，我将和我的嘉宾Tim Wallace讨论绩效管理的几个不同方面。

主题:

• 什么是绩效管理?为什么绩效管理对工业控制很重要?
• 性能监控与性能优化的区别
• 展示绩效管理价值的真实例子
• 和更多的……

客人生物:

Tim是Nexus Controls的单元控制、HMI、机械和I&C产品线经理。在担任现任职务之前，Tim担任了12年的应用咨询主管。他拥有物理工程学士学位和工业工程与管理硕士学位。他还是一名电工硕士和六西格玛黑带硕士。

额外的资源:

• Nexus Controls Insights页面
• Nexus控件主页

简介:在本集中，我将与我的嘉宾Carly Blaes讨论终端用户参与控件升级的重要性。

主题:

• 为什么最终用户参与控件升级很重要
• 升级过程中的不同点包括:
  • 启动会议
  • 图纸审核
  • 屏幕审查
  • 脂肪
  • 培训
  • 停机计划
  • 安装
• 终端用户如何参与每个步骤
• 与COVID相关的挑战和解决方案
• 和更多的……

客人生物:

Carly自2017年5月起担任Nexus Controls的控制工程师。在加入Nexus Controls之前，她曾在Colorado School of Mines的一个研究团队工作，该团队使用流体动力学模拟研究连续铸钢的表面缺陷。她获得了Colorado School of Mines的机械工程学士学位和硕士学位。

额外的资源:

• Nexus控制实现服务
• Nexus Controls Insights页面
• Nexus控件主页

简介:在本集中，我将与我的嘉宾Ed Turkaly讨论当前工业自动化领域面临的新出现的威胁和攻击载体。

主题:

• 什么是威胁景观?
• 内部威胁
• 社会工程
• 数据泄漏
• Ransomware
• 民族国家攻击
• 和更多的……

客人生物:

Ed目前是贝克休斯公司Nexus Controls的全球工业网络安全架构师。Ed拥有超过18年的网络安全经验，基于风险管理和安全的立场，提供战略解决方案和专家指导。他的专长在于战略评估和解决石油和天然气、发电、采矿、国防部和国土安全等领域的真正安全挑战。

过去的成就包括前副CISO，他设计和实施了一个完整的网络安全计划，NIST的几次网络安全框架(CSF)评估，新技术的商业化，并指导国土安全部ICE安全运营中心。他也是应急管理学会(FAcEM)的会员。

额外的资源:

• Nexus控制工业网络安全页面
• Nexus控制网络安全页面
• Nexus Controls Insights页面
• Nexus控件主页

主题:

• 什么是接地?
• 类型——保护土、功能土、本质安全
• 方案-菊花链，并行/共同，单点
• 接地回路和故障处理
• 其他安全考虑等等

客人生物:

Mariah目前是Nexus Controls新产品介绍的首席机械工程师。她过去的职位包括测量与传感的设计工程师和控制解决方案的质量工程师。她拥有麻省理工学院的理学学士学位和乔治亚理工学院的理学硕士学位，均为机械工程专业。

额外的资源:

• Nexus控制生命周期服务
• Nexus Controls Insights页面
• Nexus控件主页

主题:

• 四次工业革命的解释
• 低功耗，低成本传感器/智能传感器
• 计算能力和云计算
• 连通性和网络协议
• 数据分析，机器学习和人工智能
• 边缘计算

客人生物:

Rajeeva目前是Nexus Controls的高级技术和数字领导者。他在控制系统的研发方面有29年的经验。过去，他曾在印度国家航空航天实验室、德国航空航天中心和美国GE全球研究中心工作，从事飞行控制程序、执行机构故障检测、隔离和重构、基于物理的建模、基于模型的传感和控制、参数估计和信号处理等项目。Rajeeva拥有航空工程学士学位、航空航天工程硕士学位、电气工程与计算机科学硕士学位和航空航天工程博士学位。

额外的资源:

• Nexus控制生命周期服务
• Nexus Controls Insights页面
• Nexus控件主页

主题:

• 边缘计算
• 如何开始使用4IR
• 其他重要因素包括网络安全

客人生物:

Rajeeva目前是Nexus Controls的高级技术和数字领导者。他在控制系统的研发方面有29年的经验。过去，他曾在印度国家航空航天实验室、德国航空航天中心和美国GE全球研究中心工作，从事飞行控制程序、执行机构故障检测、隔离和重构、基于物理的建模、基于模型的传感和控制、参数估计和信号处理等项目。Rajeeva拥有航空工程学士学位、航空航天工程硕士学位、电气工程与计算机科学硕士学位和航空航天工程博士学位。

额外的资源:

• Nexus控制生命周期服务
• Nexus Controls Insights页面
• Nexus控件主页

主题:

• 什么是开放过程自动化和OPAF?
• 开放过程自动化如何帮助控制系统最终用户?
• 对计算能力、数据分析、网络安全、灵活性和TCO的影响
• 创新对安全、竞争力和劳动力的重要性
• 人们可以采取哪些步骤来参与这项运动

客人生物:布兰登·威廉姆斯是硅谷软件公司CPLANE.ai的联合创始人。Brandon是IT/OT融合的日常创新者和实践者。他是前美国核潜艇军官，拥有沃顿商学院(Wharton School)运营和财务MBA学位。

关于OPAF:开放过程自动化论坛专注于开发一个基于标准的、开放的、安全的、可互操作的过程控制体系结构。该论坛是一个由最终用户、供应商、系统集成商、标准组织和学术界组成的以共识为基础的团体。它解决了流程自动化的技术和业务问题。

额外的资源:

开放过程自动化™标准(O-PAS) -概述- YouTube

开放过程自动化标准-入门- YouTube

《创新者的困境》，作者:克莱顿·克里斯滕森——视频书摘要——YouTube

Nexus控件主页

主题:

• 性能、预测和规定性数据分析之间的差异
• 工业控制中如何使用不同的数据分析的例子
• COVID对数据分析和其他技术趋势的影响
• 工控人员可以做些什么为他们未来的角色做准备
• 增强和虚拟现实，IT/OT融合，操作弹性，边缘计算

客人生物:Craig是ARC许多自动化和金融服务客户的主要分析师。他的报道包括数字化、工业物联网、I4.0、企业集成、行业最佳实践和运营卓越。他的关注领域包括数字转型、自动化平台、优势、OT/IT融合、生产管理和HMI/SCADA软件解决方案。Craig之前的经验包括销售，营销，产品开发和工业市场的项目管理，获得plc，过程控制系统，电力传输设备和现场设备的主要供应商。Craig拥有东北大学电气工程学士学位和工商管理硕士学位。

关于弧:ARC咨询集团成立于1986年，是一家全球性的工业、基础设施和城市技术研究和咨询公司。他们为技术供应商客户提供战略市场研究，并帮助最终用户客户制定适当的采用策略，并根据其需求选择最佳的技术解决方案。ARC提供咨询服务、技术评估和选择服务、研究报告和分析师咨询。

数据分析和其他技术趋势如何影响工业控制

工业控制领域的数据分析

有时，跟上所有的新技术和方法来保持工厂的最高性能运行是很困难的。数据分析提供了你需要做的事情。有三种数据分析与工业控制应用相结合。首先是性能。这种类型的分析决定了发生了什么以及为什么。通过使用数据发现工具，诊断可以提供当前和过去的性能信息，以便您了解如何在未来进行最佳操作，为实现峰值性能做出最佳决策。

第二种是预测分析。在本例中，您将根据结构化或非结构化数据，或者应用大数据，或者可能涉及不同的工具包，查看可能发生的情况。例如，你们如何处理管道的腐蚀管理?你可以根据过去的经验，设备的年龄，使用的化学品，发生过的事情的历史来做出预测。将所有这些考虑在内，您就可以预测问题并做出决定来处理潜在的问题正确地避免计划外停机，这是我们的目标。

第三种是规范性分析。我们现在怎么办?这增加了计划未来成功的选项。例如，你需要计划你可以预期将要发生的事情。您可能需要更改生产计划，以适应您预期将发生的情况。你可能需要安排时间维护并围绕问题调整生产计划。规范分析将帮助你创造一种不损失生产时间的情况。

基本上，性能分析、预测分析和规定性分析为这三个问题提供了答案:发生了什么?会发生什么?为了继续前进，最好的决定是什么?

疫情如何影响分析和技术趋势?

COVID-19和大流行的全面影响还有待观察，但目前我们知道，它大大加快了整个数字化转型进程。在大流行期间，那些展望未来考虑数字化转型的公司现在不得不跳入新的运营模式。ARC副总裁克雷格•雷斯尼克(Craig Resnick)表示，最大的影响是，许多工厂已经从现场模式转变为远程模式。许多以前只能在现场完成的工作现在可以远程完成，而且启动效率更高。现在职场上有两个领域很普遍:远程知识中心和在家办公。管理人员不得不重新设计将信息传递给控制室操作员的方式。要成功做到这一点，需要适当的数据分析，由于大流行，大多数管理人员已经发现了这一点。ARC分析师就这一话题咨询了许多公司，并询问他们是否会回到大流行前的流程，他们的共识是，大多数公司将采用混合模式，许多应用程序可以从远程位置和知识中心完成。

“新冠肺炎将对这些过程产生持久的影响，”雷斯尼克说，“并加速了这些数字过程的进展。”由于大流行，以及为了度过难关所付出的智慧，管理人员已经看到了如何做到这一点，他们将转向更加自主的运营。

对未来自主解决方案的建议

如果我们要采用自动解决方案，就需要为未来做大量准备。首先是了解利用历史数据预测未来的人工智能。

雷斯尼克说，解决办法是考虑“过去发生了什么，以及我如何根据过去的情况做出最好的决定。”我们可以用历史学家作为基础，因为我们需要历史来为未来做决定未来的自主操作。

考虑到自治过程和正在发生的远程工作，一个适合问的问题是:如果系统为我做决策，我的角色是什么?在某些情况下，它将增加对流程工程师的需求，因为有更高水平的数据和信息。在工厂里，工程师过去是根据压力，水平，温度，流量来做决定，但现在工程师会根据这些东西提供的分析数据来做决定。解释这些数据的需求将是巨大的。您将是解释数据的关键，因为您仍然需要人为因素来评估将呈现给您的更高层次的信息。雷斯尼克说，工作保障从未像现在这样稳固。这些工作不会消失，而且这些工作的范围将会扩大，因为会有更多的东西需要理解、解释，更多的知识需要应用。

ARC是一个很棒的博客、研究、白皮书等资源，帮助管理者和工程师跟上这些趋势。“知识是跟上潮流的关键，”雷斯尼克说。

增强和虚拟现实——这些技术在工业控制领域发生了什么?

增强现实是该领域发展最快的技术之一。它将虚拟设计与物理设备连接起来。这就像给HMI增加了一个第三维度，在工厂的现实画面上增加了一个额外的过滤器。它是现有信息和补充信息的混合。它提供了额外的一层数据和不同的视角，所以你可以为你的植物做出最好的决定。例如，戴上谷歌眼镜或RealWear头盔，当你看到安全问题时，就会给出如何处理的指导。这是一个组合视觉艾滋病和使用手册都在你的指尖，包括图纸、信息、避免糟糕情况的步骤，以及做出正确决定以减轻损失甚至完全避免损失的步骤。

虚拟现实是我们许多人在日常生活中已经很熟悉的东西。以游戏为例。我们中的许多人都习惯了戴着耳机，沉浸在一个情境中。现在，将这种技术、经验和知识应用到工作场所，我们可以培训员工并进行模拟，比如工厂里的火灾或爆炸。我们不需要经历真正的灾难来练习我们如何应对灾难。我们可以用我们已经习惯的技术进行虚拟练习。虚拟现实技术应用于许多企业和领域，也可以应用于制造领域。雷斯尼克指出，过去制造业的职业可能不像现在这样有吸引力，因为工厂使用的技术和每个人在日常生活中使用的技术是一样的。

虚拟现实技术有利于训练和模拟，而增强现实技术仍然着眼于现实世界，但增加了一个覆盖在上面。有实时值通过在那些需要的人的指尖有一步一步的指南和手册。

工业控制技术发展趋势

Resnick看到了工业控制的两个重要趋势:IT集团和OT之间的融合以及IT与OT之间的网络安全方面的融合。雷斯尼克表示:“在我们展望未来的时候，IT和OT、电力和自动化之间的差距可能会出现在一起。”可能会有不同领域的融合。

他还认为运营弹性是一种趋势——减少任何形式的供应链脆弱性，降低安全风险，提高绩效。雷斯尼克看到的第三个主要趋势是e的使用大大增加dge站点级的计算平台，用于实时收集、分析和存储数据。这些都是我们可以期待的事情。

ARC咨询小组|联系我们

主题:

• 最常见的4个仪器问题
• 仪器问题的潜在影响
• 根本原因如热变化、振动、线脉冲等
• 预防或减少问题的建议

客人生物:Djair是高级机械工程师，负责Nexus Controls的机械解决方案和仪表改造。Djair拥有超过30年的复杂机械系统控制和仪表工作经验，应用于水电厂，火电厂和其他旋转设备。他过去的职务包括项目工程师、Bently Nevada工程经理、首席机械工程师和高级机械工程师。

在分布式控制系统(DCS)中，为什么了解仪表问题和建议很重要?

仪器是任何DCS系统的重要组成部分。仪器的性能会影响整个制造过程。因此，了解仪表的挑战领域以及如何避免和排除它们是实现安全、适当的制造性能的优先事项。

标准的仪器仪表包括稳定性、安装、噪声和变化。针对这些问题的保障措施包括基础措施和现行措施。由于仪器仪表的意外问题可能与生产升级、大量资本损失或灾难性事件有关，因此必须掌握这些潜在的发展。

Nexus Controls平台提供了完整的DCS解决方案，帮助客户在问题发生前预防问题或实时处理问题:包括控制和监控工厂设备和相关仪器仪表。反过来，这又确保了安全、高成本的操作。

常见的仪器问题

在dcs管理的制造过程中使用的大多数仪器都提出了四种挑战:

1. 稳定。由于不稳定性，连续性是一个挑战，随着时间的推移，乐器会走调，需要定期重新校准。
2. 安装。安装过程的一个关键挑战是确保仪器与系统的良好连接。在安装过程中，连接可能会松动，在某些情况下，甚至完全断开。这会使仪器孤立，使其对系统无用。
3. 噪音。噪音无处不在，会干扰仪器信号。因此，操作人员面临着减少干扰仪器的噪声源的挑战。
4. 变异．仪器类型、品牌和操作方法的变化可能是一个问题。工厂维修经理在尽量减少仪表变化方面起着重要作用。

仪器问题的潜在影响

仪表对于DCS的运行是必不可少的，因此，仪表可以影响整个制造过程。仪器仪表的意外问题可能与生产升级、大量资本损失或灾难性事件有关。

作为额外的保障措施，对于关键控制回路或安全控制回路可能需要双或三冗余仪器;例如，超速保护和控制/润滑故障跳闸。使仪器双冗余或三冗余，以及定期重新校准，增加了仪器和安装过程的成本，然而，它也确保了平稳和安全的操作。

频繁的仪器故障会导致另一个问题。仪器故障会导致“误跳闸”。这些非紧急故障可以改变操作人员对实际紧急情况的反应，使他们对仪表可能发生的更严重的问题不敏感。

如何防止仪表问题

有一些一般性的建议和最佳实践可以帮助防止仪表问题。在问题升级为更大范围的问题之前主动避免它总是一种最佳实践，通常以尽可能低的成本。

作为第一个基本步骤，仪器必须按照OEM(原始设备制造商)的建议正确指定和安装。第二个基本步骤是有适当的物理安装、布线和电压级分离。与保护管道一起，这些做法有助于防止信号噪声、过程断开、退化和堵塞。

新技术也有助于防止仪表问题。一些新技术使用HART仪器或FOUNDATION现场总线(FF)设备。这些设备具有相似的功能，但使用不同的协议。虽然HART和FF仪器不能消除重新校准的需要，但它们可能有助于监测仪器状况并防止意外故障。这是因为HART和FF设备从整个网络的仪器中生成更多的信息，可以帮助诊断，从而防止和/或减少未来的故障。

例行维护实践有助于防止仪表问题。例如，将接地检查作为维护的优先事项。此外，重新校准程序是确保仪器性能的预防性措施，应该成为日常维护的一部分。

此外，将仪器信息合并到历史数据库中进行分析对于所有循环，特别是关键循环也是理想的。控制回路是指被管理的参数，如速度回路、压力回路或温度回路。一种推荐的做法是对关键循环使用三重冗余检测。对于蒸汽和燃气轮机应用，Nexus Controls建议在超速保护和润滑和控制油低压脱扣的关键资产中使用三重冗余循环。

总之，以下操作有助于防止仪表问题:

基础:

• 仪表。必须根据OEM建议正确指定和安装仪器。
• 安装。仪器必须正确安装，有适当的物理安装、布线、接地和电压级隔离。
• 冗余。在关键环路上使用三重模块冗余，以防止设备停机时出现重大问题。

正在进行的:

• HART和FF器件。使用HART和/或FF设备主动监视、捕获和分析有关仪器运行状况的附加信息。
• 接地故障检查。定期检查地面故障，作为持续维护的一部分。
• 校准程序。制定校准程序，以确保设备定期重新校准，并在理想窗口内运行。

其他仪器运行状况建议

根据制造环境的具体情况，可能会出现额外的仪器挑战。以蒸汽涡轮机为例。大多数蒸汽涡轮机的控制系统较老，使用相同的润滑油和控制系统，因此污染是这类设备的一个大问题。由于采用了数字控制系统，将机械和液压驱动的总督替换为对污染更敏感的伺服阀。贝克休斯采用的最佳做法是将控制液与润滑系统分离。在Nexus Controls，高压hpu(液压动力装置)专门为控制阀设计，用于完全隔离控制流体与润滑系统。这为控制回路和控制系统提供了更高的可靠性，也为所附仪器提供了更长的寿命。

此外，贝克休斯还开发并实施了全三冗余关闭管汇块。这些允许连续监测每个独立的油路，并自动运行临界超速阀与设备在线，正常运行。这可以为操作人员提供有关设备保护系统的宝贵数据，从而避免意外/不希望发生的跳闸。在液压回路中运行元件是极其重要的，无论是监测它们的状况，还是排除可能积累在小公差通道中的微小污染痕迹，这是已知的阻塞原因。

Nexus Controls解决方案

Nexus Controls提供完整的解决方案，以确保最佳的控制和性能。组件包括控制面板、阀门、仪器、网络安全和服务。NexusOnCore控制系统既可以是单个设备的简单控制系统，也可以是用于控制和监视大部分工厂设备的完整DCS解决方案。Nexus OnCore解决方案可能包括重新规范和更换仪器，以满足数字系统的要求。

NexusOnCore控制系统还采用了直观的人机界面和历史数据库。历史学家数据库可以作为一种主动的工具，用来分析过去的事件，并在潜在问题发生之前更好地预测。

Nexus Controls的客户可以访问Nexus Controls的技术支持团队和远程诊断团队的专业知识，以帮助在仪器性能问题发生之前预防它们，并在它们无法预防时帮助处理它们。目标是为关键控制和保护回路提供完整的端到端解决方案，确保基本保障、持续保护和节约成本。

仪器解决方案|联系我们

主题:

• 什么是预防性维修?为什么它很重要
• 通过适当的维护可以预防的常见问题
• 不同类型和频率的预防性维护
• 正确停机计划的重要注意事项

客人生物:Deepak是Nexus Controls的技术支持服务经理，拥有超过15年的蒸汽轮机、燃气轮机和工厂平衡控制系统工作经验。他过去的职务包括信实工业的首席技术专家、首席工程师和经理。

播客的文章

概述

为什么预防性维护和停机计划很重要?

在本播客中，我们将讨论预防性维护和停机计划技术，这些技术可以减少计划外停机时间，节省大量运营成本。俗话说，“一盎司的预防抵得上一磅的治疗”概括了预防性维护和停机计划的力量，在高风险的制造环境中，这种力量往往被进一步放大。

制造商需要优化维护，积极使用计划停机，以最大化正常运行时间和管理成本，这是保持竞争力和满足不断增长的需求的关键杠杆。我们的播客嘉宾是技术支持服务经理Deepak Kashyap。我们将介绍Deepak作为技术支持经理所看到的常见客户问题，以及可以防止或至少最小化这些问题的方法。Deepak丰富的专业知识涵盖蒸汽轮机、燃气轮机和工厂平衡，他对最佳实践的见解是更好的制造结果的有益指南。

采访迪帕克

什么是预防性维护?

在工业革命开始时，机器被用来生产商品，自动化是有限的，因此维护，或“反应性”维护，成为我们制造现实的一部分。当发生事故或机器跳闸时，机器停机和故障是可以接受的。随着消费者需求的增加和竞争的加剧，机器或资产的可用性已成为制造业竞争力的一个非常关键的部分。因此，重点从故障维护转移到预防性维护。

如今，制造商必须通过微调操作和降低生产成本来保持竞争力。这意味着在意外故障发生之前就进行预防，以便以尽可能低的成本进行维修，并尽量减少对作业的干扰。

预防性维护对操作有什么影响?

我目前在Nexus Controls担任技术支持服务经理，我和我的团队为许多客户提供远程服务和故障排除支持。我在我们的客户环境中看到的一些问题本可以通过计划停机期间的例行检查或其他预防性维护方法轻松避免或缓解。

例如，有各种各样的仪器和传感器来监视资产特性。这些传感器，如压力开关，必须定期校准，以确保持续的准确性。每个仪器或传感器都有oem推荐的重新校准时间。尽管有这些建议和它们的廉价实现，我看到客户忽略了这些OEM指南。因此，超出校准的传感器可能升级为计划外的停机事件，进而可能大幅增加成本和后果。

让我们看一个更具体的例子，一个提供电力的涡轮机。由于压力传感器的一个小校准问题，设备由于低润滑油压力跳闸。汽轮机进入自动停机状态。因此，该公司面临电网罚款，经历计划外停机的成本，电力客户对服务中断感到不满。这一疏忽的成本远远超过了一个简单的校准检查的成本。

根据OEM指南，通过进行例行维护，并在计划的维护事件期间进行检查和校准，可以很容易地克服这种情况。采取预防性维护思维将使设备更可靠，并最有可能提供正确的操作，直到下一次计划停机。

控制系统客户的预防性维护清单

预防性维护是一个不断发展的主题，就像一个持续的改进周期。每当生产OEM设备时，都会提供一份推荐的检查清单，该清单需要根据客户的要求和计划的停机时间表进行定制。每个任务——如检查、校准或更换——以不同的频率发生，并反映在检查表中。

例如，清单可能包括以下建议:

每日检查，或每班例行检查:

• 检查所有处理器的空闲时间
• 检查从控制系统报告的诊断警报(这是一个早期警报信号，如果不处理，可能导致非常复杂的情况)。
  • 现代DCS在屏幕上显示警报
  • 工厂操作员直接收到警报

每周:

• 人机界面:
  • HMI(人机界面)是如何执行的?
  • 是否存在减速问题?
  • 是否有足够的硬盘空间?
  • 内存利用率如何?
• 发电机:
  • 所有的涡轮跳闸系统工作正常吗?
  • 跳闸电路的完整性是什么?

每月:

• HMI和关键软件备份

计划停机依据:

• 标准检查(电源冗余、通信冗余、备份冗余等)
• 校准要求
• 设备更换到期
• 操作检查

是否应该在计划停机之前预先计划检查清单项目?

简短的回答是，是的!预先计划=预防性维护=最大限度的正常运行时间。让我们通过一个类比来说明原因。

为了提高制造商的全球竞争力，停机周期必须缩短。一个类比是一级方程式赛车。历史上，一辆车会跑10-15分钟，然后停4分钟的站。今天，赛车停站需要平均2.4秒这样就可以优化比赛时间和比赛“正常运行时间”。要达到这种令人印象深刻的效率水平——四个轮胎都在3秒内更换完——需要仔细的计划、准备和编排。

类似地，为了使生产正常运行时间最大化，制造中断被尽可能地最小化。为了缩短停机时间，制造商必须在计划停机事件之前计划推荐的检查、校准和更换。

停机计划可以也应该与OEM协调。首先要知道计划中的停机将持续多长时间。持续时间取决于计划停机的类型。在燃气轮机运行中，通常有三种类型的停机，其大致持续时间如下:

停电类型大致的停电时间

燃烧检查5-7天

热气路检查14天

主要检查25-30天

提前计划成功的五个关键问题

预防性维护是建立在制定预先规划的方法和节奏的概念之上的。有五个关键问题可以帮助制造商适当地为计划中的停机做好准备，并使停机的效果最大化。最终，这将确保最大程度的系统可靠性。

五个关键问题

1. 在计划的停机期间将执行哪些活动?
2. 在计划的停机期间需要什么设备或备件?
3. 计划停机的例行检查清单是什么(强制设备检查)?
4. 还有其他的机会吗?
5. 维护和操作团队是否对潜在问题进行了同步处理?

在计划的停机期间将执行哪些活动?

每次计划的停机都对应于OEM推荐的操作列表。例如，燃烧检查包括简单的例行检查和校准。由于燃烧检查是所有计划停机时间中最短的，除非有任何紧急操作问题，制造商应避免更换建议清单之外的东西。

在计划的停机期间需要什么设备或备件?

更换必须预先计划，并与可用库存相一致，以确保，例如，5-7天的燃烧检查停机得到最佳利用。为了协助备件库存计划，oem提供清单，以帮助指导制造商，如消耗性关键备件或DCS关键备件。

计划停机的例行检查清单是什么(强制设备检查)?

根据OEM检查表和预先计划，强制设备检查对计划中的停机成功至关重要。如果没有仔细的预先计划，任务可能没有检查(以满足计划的停机时间)或停机时间可能延长(如果任务被认为对操作完整性具有更高的重要性)。

还有其他的机会吗?

除了预先计划的活动外，计划的停机也提供了寻找过时工艺或设备的机会。随着创新速度的加快，过时是一个不可避免的现实。考虑一家半导体电子元件制造商，它正在动态优化和更新，这可以在计划的停机事件期间刺激更换机会。

oem也会定期更新他们的建议和检查清单。将这些更新合并到预规划检查列表中是提高可靠性的机会。

维护和操作团队是否对潜在问题进行了同步处理?

计划停机检查和校准通常由维护团队执行。对于维护团队来说，了解操作团队正在经历什么问题是很重要的。例如，是否存在与跳闸无关的压力开关问题，但会产生一些骚扰警报?在进入停机周期之前，必须了解、记录和预先计划诸如此类的问题，以便能够主动解决这些问题，以确保采取适当的预防措施。

所有这些关键问题都可以在计划停机会议期间进行讨论，以便构建一个全面的检查表。

OEM在预规划中的角色

作为计划前会议的一部分，制造商应该包括OEM咨询，并鼓励OEM参与。如果制造商对某一设备(如DCS)有疑问或有特定问题，那么OEM的视角可以提供明显的优势。首先，OEM拥有高技能、专业化的专业知识和人员，可以提供帮助。其次，OEM对安装和操作具有完全的车队级别可见性。从这个有利的角度来看，OEM可以分享知识和经验，从而更好地指导计划，指导纠正措施，甚至直接解决问题。

Nexus Controls如何帮助客户进行预防性维护?

Nexus Controls为客户提供各种级别的支持，允许根据特定的客户需求进行高度定制和构建。没有两个客户是相同的，每个客户都有自己的要求，自己经营工厂的方式。许多客户告诉我们，定制支持的能力是一个真正的好处。

Nexus Controls提供的一系列服务和支持包包括:

• 技术支持。当客户有熟练的人员在场时，只需要技术支持/指导，这可以由Nexus Controls完全支持。
• 外包服务．一些客户需要OEM人员提供熟练的专业知识，以帮助准备和执行计划的停机。在这种情况下，Nexus Controls将部署现场团队到客户站点执行所有评估、检查和校准，范围从部分评估到全面评估，取决于客户的需要。
• 植物健康评价．Nexus Controls每年提供两次运行状况评估，概述需要立即做什么，需要处理哪些生命周期通知，以及需要实现哪些更新的信息。由OEM领导的这些客观的、主题专家的评估可以极大地帮助停机计划和操作。
• 数据监控包:委托包．Nexus Controls还提供DCS运行状况的持续监视，并将在出现任何问题时与客户联系。该服务包包括通过电子邮件发送和/或通过电话审查的季度报告。

总结

根据我们与许多客户合作的经验，预防性维护和适当的停机计划在投资回报方面是纯金。计划外的停机是制造商的祸根，可能很快升级为严重的成本。减少计划外停机的一种简单而廉价的方法植根于预防性维护和停机计划方法的力量。

预防性维护|联系我们

主题:

• 胡安教授工业控制课程时最常见的问题
• 单元启动问题的潜在原因
• 开始权限及其在故障排除中的作用
• 进口导叶(IGV)和润滑油的例子
• 分析告警以确定问题是否与进程或连接有关
• 控制、培训和服务如何发挥作用

客人生物:Juan目前是Nexus Controls的技术主管和指令设计主管，拥有超过30年的控制系统工作经验。他过去的职务包括首席技术支持专家、高级培训经理、远程服务工程师、制造工程师，并在美国海军担任燃气轮机技术员。

目前，Juan是一名培训讲师，为内部和外部客户教授各种控制课程——包括远程和现场。

与专家交谈

播客的文章

在教授工业控制课程时，胡安看到了两个最常见的问题

• 缺乏控制系统的知识。客户可能为工厂的大部分运行特定的控制器。然而，在整个工厂中安装了各种各样的供应商、控制器和经验。因此，新员工可能不一定具有操作这些工具所需的广泛的工厂经验和背景。
• 对现场设备不熟悉。有些人员可能熟悉这些工具，但他们需要额外的、更深入的培训。他们可能知道如何操作控制，并有现场维护的经验。然而，他们需要理解直接演示所使用设备的程序和参数的文档。

这就是为什么Nexus Controls围绕这两个差距开发了培训。培训的重点是演示控制和使用文档来提高人员的知识，使工厂性能得到改善。

单元启动问题的潜在原因

机组启动是操作至关重要的“第一步”。然而，通常情况下，客户无法启动他们的设备，因为他们没有运行设备的正确权限(称为许可权)。开始permissives是否有适当的保障措施以确保机组能安全运行，例如有合适的温度和压力。

开始permissives

如果不满足某些条件，启动许可将阻止单元运行。为解决单位开办中初级人才的挑战，开办许可证是培养课程的关键。涉及的领域包括演示如何在单元启动之前监视它的状态，如何排除问题，以及如何允许允许运行特定的单元。

让我们考虑一个燃气轮机启动许可的例子。在压缩机的入口——空气进入机组的地方——有叶片以特定的角度放置。进口导叶(IGV)位置调节和引导进入压缩机的气流，以便开始燃烧。具体的叶片角度，由控制器确定，是非常重要的，必须高度准确。通常情况下，角度的差异不超过5%。如果在5秒内差值超过5%，机组将无法运行。这是为了避免由于缺乏对IGV执行器的控制而造成物理损坏，从而可能导致压缩机失速或喘振。这是由于进入机组的高压和高速空气。

IGV位置是调节进气的关键，是故障排除关闭或启动问题的常见根本原因。如果叶片在错误的角度，机组将不允许启动。这是由控制器触发的，控制器监控“命令”(指令)和“反馈”(实际单元状态)之间的任何差异。因此，叶片角是机组启动许可或保护措施，以确保空气通过igv以正确的方式进入压缩机。

分析警报

除了启动许可之外，“未解决的警报”是正确启动的另一个障碍。当设备出现问题时，操作人员会自动立即看到警报。为了使单元启动，必须检查该特定单元的所有警报。许多类型的系统都有警报，但操作人员应该一次只关注一件设备，确保每个警报都是清晰的。此外，运营商应确保预防性维护是当前的，任何问题都已解决，以便机组在被派遣或按需调用以满足电力需求之前就已准备就绪。

所有的发电厂都有时间表。然而，根据天然气价格或电力需求的不同，这个时间表可能会突然改变。重要的是，每个单元都要准备好长时间的运行，从几个小时到几个月。由于单位可能需要根据市场和网格条件立即发送，所以它们随时准备启动是非常重要的。

在其他行业，如炼油厂、塑料或钢铁，通常使用冗余系统。如果一台输送机在某一天循环运行，在此期间将在另一台输送机上进行维护或修理。在将冗余系统离线进行维护或测试之前，操作人员必须确保第一个系统在预定时间正常运行。他们必须通过查看所有的警报器来密切关注他们单位的状态。适当的培训可以帮助操作人员知道在指定的设备开始工作之前应该寻找什么和修复什么。

通常情况下，同一个系统会触发多个警报。例如，在润滑油(润滑)系统中，有一个指示压力的变送器。假设压力变送器坏了。当任何发射机故障时，诊断警报将发出，因为读数超出范围。除了压力传感器诊断报警，另一个报警可能会响起，表明压力很低。实际上，压力可能并不低，而是发射机发送了一个错误的信号——但控制器并不知道这一点。因此，控制器显示它扫描到的所有东西，并为传感器触发诊断警报，表明系统没有增压。通常情况下，当地操作人员可以进去查看泵是否在运转，压力是否在上升，以确定传感器故障是警报的根本原因。

对于运营商来说，优化结果有两个关键:

1. 防止问题之前他们发生。通过了解要做什么，例如预防性维护，以及主动实现健康操作所需的工具。
2. 有效地排除问题只要…他们发生。了解如何管理报警、跳闸或停机对保持运行性能至关重要。

你如何培养这两种能力?持续培训(贯穿您的职业生涯)，以加深设备和维护知识。完成培训课程的学生在故障排除、操作和维护站点操作方面做得更好，因为他们拥有快速反应所需的工具和知识。学习如何操作发电厂可能要花上一辈子的时间。问题可以通过集中注意力，学习工具来发现正在发生的事情，通过参加持续的培训来预防。

培训工作:一个真实的课堂例子

今年早些时候，胡安的团队进行了涡轮控制培训。高级班大约有10人来自同一家公司。第一天的培训包括基本的控制概念。随着时间的推移，训练变得更加深入。胡安星期三来到教室做常规的审计，这时他注意到一个不寻常的情况。他看到所有的学生都在个人电脑上工作，以及运行他们的控制模拟的人机界面(HMIs)，用来在他们的软件上训练学生。与此同时，教员也在审阅同类型的图纸，并深入研究客户软件的逻辑。

教练解释说，在对学生的发电厂进行培训时，他们的一个装置发生了故障。一名上这门课的经理接到了从控制室打来的电话，试图提供帮助。

在第一天的培训中，学生们在教室里学习基本概念，到第三天，他们在电厂的控制室对现场事件进行故障排除。教练员正在展示他怀疑导致装置跳闸的系统的控制规范和管道和仪表图(p&id)。学生和老师一起修理了这个装置。

控制、培训和服务如何发挥作用

这个例子展示了Nexus Controls使用客户软件和图纸定制培训的强大功能，并根据客户的特定需求定制每个课程。连结控制

进行fat(工厂验收测试)，提供必要的软件并创建模拟。可以提供现场培训以及远程培训和远程服务。有经验的教员可以根据需要在现场和远程培训之间切换，在两个地点提供相同的培训。客户可以将Nexus Controls培训设施视为他们的第二个办公室——他们在现场运行设备，而Nexus Controls则是他们的备份。

在为期五天的培训课程中，第一天的重点更多地放在操作人员身上，而培训周的其余时间则专门用于维护人员。教师在整个课程过程中都在场，不断展示技术，分享他们的屏幕，并允许学生连接到模拟器，同时实时指导学生。

如果客户想要定制类，Nexus Controls可以将客户的软件应用到模拟中。因此，当学生完成实验室和工作坊时，他们看到的是他们工厂的实际屏幕和逻辑。此外，学生可以使用他们的实际图纸和程序，将他们的逻辑和他们在操作屏幕上看到的信号联系起来。

作为额外的定制，客户可以选择他们希望在培训期间关注的内容。例如，一些客户喜欢更多地关注故障排除，而另一些客户则喜欢更多地关注修改逻辑、添加或更换卡片或处理信号。该类可以根据每个独特客户的特定需求进行定制。

总结

为了达到有效的控制效果，油公司必须了解他们的控制工具。他们必须理解用于所有类型的故障排除的技术。无论是在报警之前还是之后，操作人员都必须知道如何才能使系统或设备正常启动。这些技术通常与供应商无关，但工具是特定于供应商的。培训是提高结果和更好地装备操作人员的一种行之有效的方法。Nexus Controls随时准备对操作人员进行培训，帮助实现改进操作。

读白皮书|联系我们

主题:

• 影响燃气轮机输出功率的因素
• 不同的燃气轮机配置及其对故障排除的影响
• 进口导叶(IGV)和进口放热(IBH)
• 燃气轮机最大负荷因子的解释
• 废气扩散与燃烧问题的关系

客人生物:Robert是Nexus Controls远程诊断服务团队的首席技术支持专家，在蒸汽和燃气轮机、机械和控制系统方面拥有超过30年的经验。他过去的职务包括产品服务工程师、讲师和现场工程师。

播客的文章

这篇文章总结了我们关于燃气轮机操作的播客系列的第1部分。它着重于燃气轮机的基本操作概念，包括影响功率输出的因素，不同的配置及其对故障排除的影响，进口导叶(IGV)和进口放热(IBH)，最大负荷因子，以及与燃烧问题的排气扩散关系。这次讨论的客座专家是罗伯特·霍金斯。Robert是Nexus Controls远程诊断服务团队的首席技术支持专家，在蒸汽和燃气轮机、机械和控制系统方面拥有超过30年的经验。他过去的职务包括产品服务工程师、讲师和现场工程师。让我们开始吧…

为什么了解燃气轮机的运行概念很重要?

燃气轮机是精密的机器。了解燃气轮机的基本操作概念很重要，这样可以:

• 可优化操作性能
• 在复杂的机器和高风险的环境中，故障排除(启动、关闭、恢复)可以安全而方便地处理，例如，响应时间在几分钟内，重新启动只需几个小时。

燃气轮机运行概念

燃气轮机由三个主要机械部件组成:

1. 轴流式空气压缩机(下称“压缩机”)
2. 燃烧室(燃料和空气混合燃烧产生热压缩气体，即工作流体)
3. 涡轮膨胀器(热压缩气体/工作流体在产生轴扭矩时膨胀)

燃气轮机在大流量下工作，利用来自压缩机的空气质量和燃料质量的组合。燃料进入燃烧室，与空气混合，燃烧，变成热的加压气体。压缩空气和热气体然后通过涡轮膨胀器膨胀，产生轴扭矩，驱动给定的设备。例如，产生的轴能量将驱动发电机，然后产生电力。

燃气轮机运行的基本前提是功率是空气质量和燃料质量的函数。这种质量流的主要特征是温度和压力。简单地说:

• 功率= f(空气质量+燃料质量)
• 质量= f(体积，温度，压力)

因为容积是由压气机/涡轮机匣流动路径决定的，它通常不是机组性能变化的因素

为了优化动力，必须监测空气和燃料的压力和温度，这是控制系统的工作。如果变量不在适当的水平，那么控制系统必须首先尝试纠正它们，如果不成功，它将工作，以保护涡轮机。

空气质量由压缩机给料。影响压缩机的主要特性包括空气温度、清洁度和机械状况。其次，空气过滤器可能是流量限制的原因，压缩机的抽气系统可能是减少空气流量和系统泄漏的来源。

燃料的质量主要由燃料供应压力和由燃料分析测量的气体能量含量控制。次要因素包括机组上的阀门操作和燃烧硬件，包括向机组提供燃料并使其正常燃烧的组件。

燃气轮机的类型

燃气轮机设计有三种类型:

简单循环装置:在这种配置中，燃气轮机使用空气和燃料为发电机或燃气压缩机提供动力。

联合周期单位:联合循环燃气轮机为发电机提供动力，同时利用废气的热量来驱动第二个热机(通常是从锅炉变成汽轮机)。因此，单一的能源被用来驱动多个涡轮机。在上面标记为A的图形区域，废气将被定向到热回收锅炉，而不是直接到大气中。

热电联产机组:热电联产(CHP)使用燃气轮机发电，并将发电产生的热量用于电厂的其他过程。这与联合循环的安排类似，但排出的热量不用于驱动汽轮机。例如，产生的热量或热能可用于为造纸厂的烘干机加热蒸汽，或用于住房项目的蒸汽加热。

燃气轮机控制

联合循环和热电联产燃气轮机固有的更加复杂和复杂的操作，带来了更高阶的操作挑战。复杂的是，需要同时调整空气和燃料以最大限度地提高发电量(负载控制)和最大限度地提高排气温度。这需要空气和燃料之间的动态、持续的平衡。这种关系中的“空气”部分相对来说是自由的;压缩需要消耗能量(燃料)，但它是质量流的最大组成部分。为了节省成本，一个简单的循环燃气轮机将使用尽可能多的空气的过程中，所需的发电负荷是唯一的燃料消耗关注。联合循环或热电联产机组将有双重关注的燃料消耗的负荷和排气温度。因此，联合循环或热电联产机组将优化气流，以最大限度地提高排气温度和负载的燃油消耗。

同时使用进口导叶(igv)和进口放热(IBH)等提取阀等组件，以不断优化操作参数。

进口导叶(igv)在压缩机的前端有可调节的喷嘴，以控制空气进入压缩机的整体入口。igv在减少空气流量的同时减少燃料，以保持在低负荷运行期间的最高排气温度，并将打开，以保持排气温度低于最大允许限度。igv调节进入燃气轮机的气流，对于部分负荷的操作点，igv的开启或关闭程度都不高，但是，igv从不关闭。

提取阀门都是根据启动过程中的具体点开启或关闭，以适当的压缩机流量特性。一旦涡轮机启动并运行，抽气阀就会关闭。

进口放热(IBH)从压缩机中取出空气，并将其回收到进气口。其目的，简而言之，就是减少进入燃烧室的风量，使其能够正常燃烧。IBH是调节和控制进入燃烧器的整体空气的另一种方式。请记住，这是一个高度复杂的燃烧过程和系统的简化解释。

解决这些系统故障的底线是需要深入了解相关的概念和设备，以实现和优化控制。

故障排除:空气问题

燃气轮机不以设定的最大负荷运行。由于燃气轮机设计的性质，必须对燃气轮机内部的温度进行管理。这种温度控制决定了给定机器条件(压缩机机械条件、进气温度/湿度、燃料能量含量等)的最大负荷。

空气团，燃料团。当机器处于通电状态时，首先要了解的是，是否有条件发生了变化，导致机器处于断电状态。例如:进入压缩机的空气可能是冷的，冷空气比暖空气密度大。因此，在寒冷的天气条件下，压缩机将大量的空气推入燃烧室。这个质量，结合燃料质量，创造了大量的动力，因为动力= f(空气质量+燃料质量)。同样，它认为在夏天，空气很热，空气密度较低，所以燃烧器的工作效率较低。为了尽量减少季节变化，系统入口放热使机组处于设计状态，以更好地管理输出。空气质量对功率有显著影响=空气质量+燃料质量。

最高内部温度。燃气轮机控制的基础是管理涡轮内部的最高温度，这是由材料限制建立的，如燃气轮机内部使用的金属/钢的类型。“燃烧温度”是指进入涡轮膨胀机的热的、压缩的燃烧气体的温度。为了确定进气温度，测量了可变的排气温度。然后利用气体定律来计算入口温度或燃烧温度。排气温度是根据压缩机的动态排气压力而变化的，因此利用温度与压力的关系来正确地控制和维护设备。因此，复杂性来自于同时优化两个动态自变量。

空气质量。空气质量条件也会影响燃气轮机的性能。具体来说:进口过滤器是否清洁，从而不限制空气流动?igv位置是否正确?控制系统检查这些因素，如果不在适当的水平，触发警报提醒操作人员。操作人员必须检查警报队列，以了解可能发生的情况。

如果进气过滤器和igv一切正常，那么接下来的问题是:空气是否从系统中漏出(例如通过不正确关闭的抽气阀)?压缩机是否脏坏?

仪器仪表、数据和控制系统有助于了解这些重要的指标和操作参数。

故障排除:燃料方面的考虑

排气温度。燃烧器将空气和燃料适当混合，以满足限制氮氧化物(NOX)和一氧化碳(CO)气体排放的监管要求。燃料以一种特殊的方式燃烧以满足这些要求。测量排放物可以表明燃料是否正常燃烧。当这种情况发生时，了解机器末端的排气温度有助于排除故障。

为什么会这样?燃烧室的条件与排气的特定区域相当相关。看起来，空气通过旋转叶片的“混合主”产生了空气和热气体流动的结合。然而，当它从一个特定的燃烧室出来并通过涡轮时，很少有流动的混合。虽然合并，燃料气体流保持相邻彼此，因为他们通过和进入排气管道。因此，通过智能测量和分析排气温度，可以对燃烧室内部发生的情况做出合理的假设。排气温度对理解和排除故障至关重要。控制单元监控并向操作人员提供这些信息。

排气温度会扩散。监测排气温度趋势也是关键。一般来说，如果温度分布增加，这可能表明仪表或燃烧硬件有问题。控制单元将此信息提供给操作人员。

燃料质量:温度和压力是关键的操作参数。对气体燃料进行预热以控制气体状态对控制燃料质量至关重要，因为要保证燃料的正常燃烧，需要对气体温度和压力进行处理。

//

接下来-在我们关于燃气轮机运行的三部分播客系列的第二部分中，我们将介绍常见的故障排除来源，如涡轮启动和关闭，振动问题，以及其他辅助系统，这些问题有时被忽略为运行问题的根本原因。

燃气轮机的成功故事|联系我们

主题:

• 燃气轮机启动顺序包括安全检查，吹扫，转速损坏，点火
• 燃气轮机关闭和跳闸，包括转向齿轮和冷却，燃气vs蒸汽
• 燃烧考虑包括干式低氮氧化物(DLN)，调谐和液体燃料

客人生物:Robert是Nexus Controls远程诊断服务团队的首席技术支持专家，在蒸汽和燃气轮机、机械和控制系统方面拥有超过30年的经验。他过去的职务包括产品服务工程师、讲师和现场工程师。

播客的文章

在本系列的第一部分中，我们介绍了与燃气轮机基本操作相关的概念，当出现问题时，了解这些概念对于有效地排除故障非常重要。在第二部分中，我们将讨论启动、关闭和燃烧过程中可能出现的常见问题。在第三部分中，我们将讨论与支撑系统、压气机性能和水冲洗、涡轮性能和振动监测相关的考虑因素。

为什么了解燃气轮机的运行问题很重要?

操作人员和那些与燃气轮机工作的人，需要对他们高度复杂的设备的工作方式有一个全面的了解，以便他们可以采用适当的故障排除技术。

燃气轮机启动

由于多个系统在不同时间相互作用，燃气轮机启动需要一系列复杂的事件。启动是机组操作问题最常见的时期之一，因此理解这个阶段的操作对生产故障排除是至关重要的。

对于一个多步骤启动过程，理解顺序是很重要的，因为几件事发生在不同的时间，每个步骤必须以适当的顺序发生。燃气轮机启动的基本顺序包括以下步骤:

安全检查及清洗

• 这个单位做了一个安全/安全检查在设备上确保它准备好启动，确认温度和压力是适当的，阀门按操作需要关闭或打开，等等。
• 当机器得到启动的许可时，启动系统开始转动压缩机把空气推过这个装置。
• 然后,单位是清除用三到四容积的空气通过燃气轮机。这个体积是涡轮外壳和排气系统的体积之和。
  • 这样做的目的是在下一步点火之前，将任何可燃气体排出外壳并排出废气。
  • 根据排气系统的大小和配置，不同配置之间的吹扫时间可能有很大差异。因此，净化时间不是一个标准的持续时间，而是一个标准的空气交换量。
  • 有些网站有净化信用升级，这一点常常不被清楚地理解。净化信用可以消除需要尽快开始的单位的净化周期。对于需要立即上线的紧急启动单位，清除积分可能是一个主要的好处。
• 在清除的同时还有一个气体泄漏试验．这种测试是另一种安全措施，检查燃料阀，以确保它们密封，以抵抗气体燃料压力，以便在必要时切断气体燃料流动。气体泄漏测试，顾名思义，也检查泄漏的燃料阀。气体泄漏测试也是净化信用功能的一部分。它提供了一种保证，即该单位在需要时已准备好启动。

点火

• 接下来，有一段时间叫做破坏速度,当涡轮启动系统停止运转，转子转速下降到适合燃料点燃的水平时。这一水平对于确保正确的空气量与燃料混合非常重要。当速度损坏结束，转子是在正确的速度，以发射单位。启动系统重新啮合以驱动转子，速度稳定并开始增加。
• 的燃油阀打开在机器上的两个点火器通电的同时，向燃烧器注入燃料。这些点火器本质上是巨大的火花塞，向空气/燃料混合物中发射火花，点燃两个燃烧室。
• 的火焰传播通过交叉火管绕到其他燃烧室。然后火焰传播被火焰探测器确认，这是一种通过发射紫外线辐射寻找火焰存在的紫外线传感器。

热身

• 在火焰确认后，燃气轮机进入下一个序列，称为热身．一般来说，这是一分钟的短暂时间，用来缓和涡轮和燃烧器内部由于非常强烈和突然的火焰而产生的热跳。重要的是要了解，这个“预热”与余热/热回收蒸汽发生器(HRSG)锅炉没有关系，如果机组是这样配置的。
• 当预热完成后，该机组加速到工作速度．现在启动已经完成。涡轮燃烧系统使速度达到全速空载(FSNL)这是100%的速度运行，负载设备——或涡轮机驱动的任何设备——开始发电。

燃气轮机停机

停止燃气轮机的方法有两种。第一种方法，关机，包括降低燃料当装置卸载时。当燃料到达适当的点时，装置自然熄灭，并沿海岸下降。一般来说，这是使本机脱机的首选方法。

第二个方法被调用跳闸装置，当燃料在某个操作点被切断时，无论燃料在哪里(即装载、启动等)。跳闸装置是一种保护措施，可以从系统中清除可燃气体。这个装置燃烧起来，然后滑行到停止。由于温度的快速变化，这一事件对燃气轮机造成了很大的影响。具体来说，这一刻有一个极热的火焰，高达几千度，而下一刻，只有周围的空气通过系统。这种热冲击对燃气轮机来说是非常困难的，所以优先考虑的是尽可能降低燃料来实现停机。

不管机器如何脱机，它都必须滑行下来，然后继续前进盘车装置有一段时间。该装置经过持续的缓慢旋转，或者根据涡轮机的型号，可能每几分钟转四分之一圈。这是重要的转子旋转约24小时，以冷却单位，以衡量车轮空间温度。操作人员必须注意车轮空间温度，因为车轮空间温度会显示设备关闭时的内部温度。这些温度需要很低，以确保转子能够静止不动。

在运行后的最初24小时内(大约)，机组仍然是热的，如果没有适当的冷却就停止运转(认为热金属不能在轴承之间支撑自己)，人们可能会认为非常热的转子会下垂。这不是燃气轮机的情况;它们的转子在结构上相对较轻，在设计上非常僵硬，并配置了短轴承跨度。因此，转子，如果没有适当的冷却，实际上将鞠躬向上而不是下来．这与机组内的热差有关，在转动齿轮上的转动将涡轮转子的热部分移动到自然流经机匣的冷气流路径中，从而通过均匀分布转子热量的分散来避免转子弓。

在燃气轮机，弓上是不可取的，因为间隙将收紧之间的旋转和固定部分在单位。如果这些间隙收紧，如果转子在船首伸直之前试图转弯，就会发生摩擦。当旋转时，摩擦会导致这些间隙打开，而当设备下次运行时，效率将会降低，因为失去了紧密的间隙。经过足够的时间，经过令人满意的冷却，转动齿轮可以消除任何担心转子弯曲起来。

车削齿轮特殊箱

峰值发电厂，俗称峰化器’，在高需求时期运行，因此必须在更多的“按需”模式下可用。例如，’峰化器”可能需要在关闭后的一两个小时内重新启动。这个概念是，如果燃气轮机是在转动齿轮(旋转)，它不会低头。自“峰化器”转子总是内联(直)，所以他们将能够在任何时间启动。因此，24小时轮换周期是一个一般准则。

考虑到停机期间，当机组在旋转齿轮上旋转时，等待24小时是不理想的，因为润滑油油泵、电气服务等必须在此期间保持打开。在停电期间，转子将自然冷却，并移动回直线位置无论如何，所以它是没有必要在这种情况下转向齿轮。

燃气轮机燃烧

燃料

燃气轮机被称为气体涡轮机不是因为它们使用气体燃料，如天然气。的气体是指通过涡轮膨胀器膨胀的燃烧气体(燃烧气体是涡轮的工作流体)，就像汽轮机使用的那样蒸汽作为它的工作液目前大多数工业涡轮机的主要燃料是天然气。也有使用液体燃料的装置，但由于排放要求，它们不太常见，通常在没有燃气燃料的情况下作为备用系统。因为它们一直处于待机状态，液体燃料系统很容易出现操作问题。

装有天然气系统的燃气轮机将运行干式低氮氧化物系统。这些系统显著减少了需要关注的气体排放。这种技术在液体燃料系统上在工业上是不可行的。对于液体燃料系统，可以使用注水或蒸汽喷射来减少排放，然而，它们在降低排放方面不如以天然气为燃料的低NOx系统有效。DLN中的术语“干燥”是指在燃烧减排过程中不使用稀释剂(水或蒸汽)的过程。

DLN系统

干式低氮氧化物(DLN)系统不像液体燃料系统那样使用任何注水。随着燃烧技术的进步，干式低NOx DLN系统的设备和工艺最大限度地减少排放。干低氮氧化物使用的燃料/空气混合物是空气丰富和燃料稀薄(更少的燃料和更多的空气)。该系统采用了复杂的调度过程和先进的硬件，可显著降低标准燃烧的排放数量级。

一般来说，有两种类型的DLN系统;DLN-1和DLN-2。它们在身体和操作上都是不同的。第一种是DLN-1，在较小的涡轮系统上运行。由于小型燃气轮机的特性，压缩机的输出质量比大型机器要小。因此，它的空气负荷相对于燃料不能像在DLN-2系统中那样逐步调整。在最初的运行中，DLN-1使用传统的燃料燃烧方式，称为扩散火焰，燃料和空气一起被扔进火球，产生非常热的火焰(产生高NOx排放)。DLN-1系统经过了阶段排序，从扩散火焰到精益燃烧，然后进入预混燃烧，这是一种产生更低排放的燃烧形式。

DLN-2用于更大的燃气轮机，由于设备的性质和它的能力，总是在预混结构中。它的工作原理是通过不同喷嘴进料的燃油流量排序。每个燃烧室有6个不同的喷嘴，它们“打开”或“关闭”以获得在特定操作点与空气混合的正确燃料组合。

DLN预混料是分阶段燃烧，其中气体燃料与燃烧区外的空气混合，一旦进入火焰区，允许非常迅速和彻底的燃烧。这种快速燃烧会产生“更冷”的火焰，这是有效减少NOx产生的机制。

图1显示了DLN-1燃烧室的简单图。根据燃烧方式的不同，燃料通过一次和二次燃料喷嘴喷射。火焰驻留在主要和/或次要区域取决于模式。预混(PM)模式下，大约80%的燃料进入无火焰的一级区，与该区域的空气混合，然后流入二级区，在那里点燃并快速有效地燃烧。文丘里是这一过程的物理组成部分，允许PM发生。

图2显示了DLN-2燃烧室的横截面。红框和绿线表示燃料喷嘴在燃烧室内的大致位置。有六个喷嘴同轴地放置在燃烧室里。火球用红圈表示。A区(绿线)是燃烧前燃料和空气的混合区域，很像PM模式下DLN-1的主要区域。DLN-2的PM混合在整个燃烧过程中发生(燃烧室始终处于预混燃烧状态)。

调优

在DLN燃烧过程中，在燃烧过程中产生的两种排放气体CO(一氧化碳)和NOx(氮氧化物)之间有一个平衡。因为这些气体是火焰中不同化学反应的结果，当一种气体降低时，另一种气体就会增加。因此，必须对燃料和空气进行优化，使CO和NOx都保持在较低水平。

平衡/优化是通过调整火焰温度来实现的，通过改变燃料的混合物。这叫做调优．调优是基于科学的，但它也有一点艺术。自动调优是一个控制系统，通常处理调优，然而，有调优专家也手动进行设备调优，以管理排放。此外，燃料空气混合物的平衡可以随着环境空气温度的变化而受到季节的影响。因此，随着季节的变化和燃气轮机燃烧硬件的老化或更换，调谐是一个持续的调整。

接下来，在我们关于燃气轮机操作的三部分播客系列的最后一部分中，我们将讨论与支撑系统、压气机性能和水冲洗、涡轮性能和振动监测相关的考虑因素。

远程支持文章|联系我们

主题:

• 支持系统的操作问题，如润滑油、燃料、液压油等
• 压缩机性能包括在线和离线水冲洗考虑因素
• 涡轮性能与振动监测

客人生物:Robert是Nexus Controls远程诊断服务团队的首席技术支持专家，在蒸汽和燃气轮机、机械和控制系统方面拥有超过30年的经验。他过去的职务包括产品服务工程师、讲师和现场工程师。

播客的文章

为什么了解燃气轮机支持系统的故障排除很重要?

在第一节播客中，我们介绍了燃气轮机的基本操作。我们的第二个播客涵盖了启动、关闭和燃烧的常见问题。本播客是本系列的第三篇也是最后一篇，将讨论支持系统的故障排除——支持系统是具有必要应用程序但通常较少受到关注的重要组件。因此，我们回顾了支持系统(压气机系统和水冲洗、涡轮性能和振动监测)，以提供广泛了解燃气轮机运行所需的最后一条信息。有了这些信息，可以更好地优化燃气轮机的运行，同时安全、快速地处理故障，以降低风险，最大限度地减少运行中断。

液压油

在燃气轮机操作中，高压液压油操作燃料和空气系统的控制阀。如果液压油不能正常工作，那么控制部件就不能正常工作，导致燃气轮机不能正常工作。因此，液压油系统的性能是燃气轮机正常运行的关键。

影响液压油系统性能的有三个方面:

1. 压力。电动驱动泵为液压系统产生高压油(约1200 psi压力)。泵的操作对于实现和维持压力非常重要，这对于阀门的正确操作至关重要。
2. 蓄电池。压力通过蓄能器来维持，蓄能器是预充的，类似于液压弹簧。蓄能器经常被操作人员忽视，但它在维持压力方面起着重要作用。例如，如果电机驱动泵在生产压力上出现瞬时滞后，那么液压油系统就会出现问题。
3. 过滤器。液压油系统的滤清器会堵塞产生二阶问题，因此滤清器的条件对正常工作也很重要。

你知道吗?正在努力逐步淘汰在燃气轮机操作中使用液压油。由于石油是易燃的，其目的是停止使用它。未来的方向是使用电动马达驱动阀门。到目前为止，只有燃油阀被设计成使用电动马达。虽然取得了进展，但完全更换液压油尚不可行。

压缩机

压气机功能是燃气轮机性能的基础。压气机性能决定了机组效率、燃油经济性、燃烧系统性能和整个燃气轮机运行的总体运行参数。我们来看看影响压缩机正常运行的部件。

翼型或空气叶片

压缩机内部部件称为翼型或叶片。机翼可能会变得脏，损坏或磨损，导致效率和性能下降。这表现为输出压力(压缩机排气压力)的降低。损坏或磨损的叶片需要进行修复工作以恢复性能，但在脏叶片的情况下，为了主动减少污垢积聚，防止更难清除的沉积物被烘烤，可以使用水冲洗系统定期清洁压气机翼型。

水洗系统

水冲洗系统的两种形式是在线和离线。联机方法用于机组操作时使用。如果空气温度允许，可以通过降低机组负荷，打开进口导叶(IGV)，然后向压缩机喇叭口的空气路径中喷洒脱盐水来使用在线清洗。污垢被洗掉，并进一步推进燃气涡轮发动机，成为废气的一部分。

相对于在线水清洗，离线方法是一个更有效的方法来清洁翼型。顾名思义，它是在燃气轮机离线和低速运转时使用的。清洗液是水和化学溶剂(用作“清洁剂”)混合成乳剂，然后喷到压缩机中。当大量的乳化液喷入压缩机时，由于机组处于离线状态且温度不高，乳化液会一路通过整个系统，使水保持液体状态，而不是像在线方法中那样最终变成蒸汽。因此，洗涤剂乳液到达压缩机的所有阶段，并通过饱和沉积物来清洁所有压缩机叶片，以实现更有效的清洗。离线水洗的四个步骤是:

1. 洗涤-洗涤剂喷雾用于帮助去除表面沉积物
2. 浸泡-洗涤剂浸泡有助于饱和，然后放松沉积物
3. 冲洗-脱盐水通过套管冲洗沉积物，排出假启动排水阀，该阀将污垢和沉积物导出机组。冲洗阶段继续进行，直到水开始变得干净。
4. 干燥-为了使压缩机干燥，只需简单地启动机组并开始正常工作。或者，该装置可以燃烧10-15分钟，使水从系统中干燥。

为了达到最佳的清洁水平，并更有效地恢复压缩机性能，建议结合定期在线和离线清洗。

在水洗频率方面，它是不同的。例如，特定位置的空气质量会影响洗涤时间表，因为工业污染的空气质量需要更频繁的洗涤。

对于同时利用在线和离线洗水系统的作业，在线洗水可以更频繁地进行(每天、每周、每两周等)，以帮助减少在碎屑上的烘烤。为了确定在线水冲洗的时间，操作人员可以监测压缩机排放压力，该压力会随着时间的推移而下降。操作人员可以选择条件压力设定点来触发在线清洗的需求。在线水冲洗完成后，压缩机排气压力应增加到标准工作水平。如果没有，那么应该部署离线水冲洗系统，以清除沉淀物，更全面和彻底地清洁机组。离线洗水也可以在每次计划停机时例行完成。

如上所述，另一种可能影响压气机性能的情况是随着时间的推移翼型的退化或由于机械损伤。虽然不能防止翼型老化，但可以对其进行监测和评估，以便运营商在何时应该更换翼型以完全恢复压缩机效率方面做出经济的决定。同样的方法可以用来评估是否怀疑机械损坏，并可以制定适当的维修计划。

涡轮

在操作上，涡轮机的性能很重要。为了主动地保持涡轮性能，旧的燃气轮机可能会使用涡轮清洗，在概念上类似于压缩机清洗。然而，只有当机组完全使用液体燃料或燃烧大量液体燃料时，这才有必要，因为这会在叶片机组上沉积。

排气压力

更广泛地说，涡轮性能可以使用性能监视支持系统进行检查。这些辅助系统测量出机器的排气压力，使操作人员能够了解涡轮机的运行情况。排气压力需要尽可能低，以真空压力为理想。这确保气体被抽出涡轮相对于建立一个压力墙，以减少气体膨胀通过涡轮。如果排气压力爬升过高，可能启动安全停机以保护操作。

机组的振动

旋转设备如燃气轮机，使用振动监测来指示机组的性能。在燃气轮机中，放置在轴承座上的地震探头用于监测振动信号。当振动水平增加时，直接表明机器性能正在发生变化。警报级别用于提醒操作人员注意潜在的问题区域，并帮助提供操作保护。如果振动水平增加超过报警水平有一个保护跳闸。

总结

我们希望您喜欢这篇关于燃气轮机运行的三部分系列文章的结语。总之，本系列涵盖了燃气轮机运行的基本原理，启动、关闭和燃烧等主要功能的故障排除，以及次要但至关重要的支持系统的故障排除。利用这些知识领域有助于确保最佳的燃气轮机运行和健康。在Nexus Controls，我们希望我们基于多年经验的洞察力将对世界各地的燃气轮机运营商有所帮助。

看网络研讨会|联系我们