刘浩
［联泓（山东）化学有限公司，山东 滕州277527］
［摘 要］化工装置生产现场环境复杂，存在各种各样的干扰因素及异常工况，极易导致机组（压缩机组、汽轮机组等）温度测量值出现波动，设备真实的运行情况不能得到反映，温度信号异常严重时甚至会导致机组停车及设备损坏。为此，提出一种可对机组温度测点异常信号进行均值滤波处理方式，以滤除离群信号（随机干扰信号和脉冲干扰信号），在保证设备安全稳定运行的前提下还原现场真实的参数。联泓（山东）化学有限公司甲醇装置于2020年大修期间在空压机组、循环气压缩机组、氨压机组等7台（套）机组的温度测量系统上采用均值滤波法进行技改，取得了良好的效果。
［关键词］机组测温；信号异常；原因分析；滤波器；历史数据存储；离群数据处理；均值滤波算法；仿真结果
［中图分类号］TH811 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）04-0071-03
0 引 言
动设备（压缩机组、汽轮机组、泵等）作为化工装置连续运行所必需的设备，其安全、稳定、长周期运行是企业不间断生产的关键，同时压缩机组、汽轮机组（简称机组）等具有很高的价值，出现设备损坏时维修成本较高、检修耗时较长，故保证机组的良好运行十分重要。但由于生产现场环境复杂，存在各种各样的干扰因素及异常工况，极易导致机组温度测量值出现波动，温度信号异常严重时甚至会导致机组停车及设备损坏，究其原因，通常源于温度测点损坏或信号干扰等导致信号波动较大，最终触发停车保护联锁等。当出现温度测点信号异常时，设备真实的运行情况不能得到反映，对机组的安全、稳定运行造成严重影响，如何对其进行消除是工业设计中一个需重点关注的问题。为此，设计出一种可对异常信号进行处理的滤波器很有必要。
1 滤波器应用背景及其设计原理
1.1 机组测温系统现状
机组温度通常由三线制热电阻测得，测温回路一般包含检测元件、传输线缆、A/D转换模块、控制器处理显示等几个部分，通常会在检测元件和传输线缆部分出现问题，现有检测系统通过如下方式进行规避：检测元件采用铠装热电阻，埋入机组内部进行测量，但检测元件损坏后无法进行修复，只能在停机后进行更换——为提高测量的可靠性，会采用双支热电阻，即通过增加测温点数量来规避测点损坏后的监测盲区；传输线缆采用带屏蔽层的双绞线，此种线缆不易损坏，通过屏蔽线一端接地也可以减少系统干扰；在机组逻辑控制上，为避免干扰因素的影响，可以采用联锁延时触发、不同部位温度或同一部位温度二取二联锁的方式。但这些设计不能在干扰无法消除的情况下反映机组轴承真实的温度。故本设计中引入滤波器来消除连续干扰信号。
1.2 机组测温信号异常原因分析
机组温度异常分为设备故障导致的温度升高和信号干扰、检测元件损坏等导致的异常信号两种。设备故障通常是机组润滑油系统故障或转子磨损等所致，此时机组温度会快速升高，当达到跳车值时会触发停车联锁以保护设备，在滤波器设计时需保证此种情形下产生的信号变化不会被滤除。当存在电磁信号干扰或信号回路故障时，会出现温度频繁波动，严重时温度值会发生跃变，使联锁误动作而致机组停车，而设计滤波器的目的就是在这种情形下优化信号处理程序、减少干扰因素对信号的影响，从而保证机组不会因干扰信号停车。
1.3 滤波器设计思路
本设计需考虑干扰导致的信号频繁波动问题和信号跃变问题，还要保证经过处理后的温度（数据）不失真和严重偏离，不能掩盖真实的升温过程，综合考虑后，采用一种以均值滤波为基础且可以滤除离群信号的模拟量处理模块，通过对温度信号进行处理，在保证设备安全稳定运行的前提下还原现场真实参数。具体设计中，首先考虑到线性时间序列下数据存储的问题，采用一种循环数组的方式对过去的数据进行存储；考虑到尖峰信号的数据特点及其对平均值产生的影响，对其优先进行处理，具体做法为删除这些离群信号，之后再进行平均值的计算，由此达到还原真实数据的目的。
2 均值滤波实现过程
2.1 历史数据存储
更多内容详见《中氮肥》2024年第4期