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輸油泵在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)

文檔作者：牛進愛李新林文檔來源：陜西延長石油(集團)有限責任公司管道運輸公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月10日
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第3期(總第127期)
機械管理開發(fā)
2012年6月
 No.3(SUM No.127)
 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Jun.2012
輸油泵在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)
牛進愛,李新林
(陜西延長石油(集團)有限責任公司管道運輸公司,陜西延安716000)
摘要介紹了一套輸油泵在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的研究思路及其主要研究成果。針對輸油泵特點,詳細論證
了該系統(tǒng)所采用的技術(shù)方法和構(gòu)架組成,構(gòu)建了智能數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)測預報模塊、信號分析模塊和故障自動診斷
模塊等。該系統(tǒng)已成功應用于石油輸油泵在線監(jiān)測與故障診斷中,并取得了初步成果。實踐證明,該系統(tǒng)能有效地
提高輸油泵的監(jiān)測效率和管理水平。
關鍵詞:輸油泵;在線監(jiān)測;故障診斷;遠程監(jiān)測
中圖分類號:TM312文獻標識碼:A文章編號:1003-773X(2012)03-0112-03
0引言
大部分。即利用數(shù)據(jù)采集器采集軸承或軸瓦振動,
大型輸油泵組是石油輸送系統(tǒng)的主要設備和關鍵振動量轉(zhuǎn)換為電信號并上傳到服務器,中心服務器對
設備,其安全可靠運行是保障企業(yè)效益的關鍵因素之數(shù)據(jù)采集器上傳的數(shù)據(jù)進行分類、存儲并負責發(fā)布,在
一。當前,國內(nèi)對大型輸油泵組的運行狀態(tài)實行振動瀏覽站可以通過E瀏覽器瀏覽所監(jiān)測的設備的運行
監(jiān)測和故障診斷的工作尚處于起步階段。大多數(shù)泵站狀態(tài),用戶可運用系統(tǒng)提供的分析方法對設備進行振
沒有安裝在線監(jiān)測設備,泵軸及電動機的損壞,泵振動動分析,并生成相應的報表。系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1
過大和軸承、軸瓦過熱燒損等事故時有發(fā)生,嚴重影響所示。
企業(yè)的正常生產(chǎn)和經(jīng)濟效益,因此,做好大型輸油泵的
恩特遠程設備廠家診
中心行業(yè)專家
在線監(jiān)測與故障診斷工作具有重大意義。
1大型輸油泵典型故障
大型輸油泵的轉(zhuǎn)子組件與電動機之間常采用聯(lián)軸
器直接聯(lián)接,結(jié)構(gòu)簡單緊湊,輸油泵軸承大多數(shù)為滾動
M3000系統(tǒng)現(xiàn)場測覽工作站,
軸承,葉輪常為多級。大型輸油泵機組典型故障主要
問操作用戶提供系統(tǒng)全功能
分為三類:轉(zhuǎn)子故障、軸承故障和安裝類故障,其中
網(wǎng)絡交換機
轉(zhuǎn)子故障主要有轉(zhuǎn)子不平衡、葉輪磨損、轉(zhuǎn)子或葉輪裂
數(shù)據(jù)采集器完成數(shù)據(jù)預處理、采集與
傳,具備自動模式轉(zhuǎn)換能力
紋、轉(zhuǎn)子彎曲等;軸承故障是根據(jù)滾動軸承或滑動軸承
的不同,主要有磨損、膠合、龜裂、疲勞、腐蝕、油膜渦
動、油膜振蕩等;安裝類故障主要有不對中、松動等。
這些故障占輸油泵故障的95%以上,只要這些故障能
圖1系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖
夠得到及時診斷,即能很好地保障設備運行的安全與2.1智能數(shù)據(jù)采集器
可靠性。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個網(wǎng)絡工程中最前端的工作
以上所述故障均能表現(xiàn)出明顯的振動變化,因此,站,其主要目的是將各種被監(jiān)測物理量采集并傳送數(shù)
基于振動特征的監(jiān)測技術(shù)與診斷技術(shù)是有效解決以上據(jù)服務器。為了提高數(shù)據(jù)采集站的可靠性和穩(wěn)定性,
故障時監(jiān)測與及時診斷的首選技術(shù),也是當前世界上
采用工業(yè)控制計算機主機板、機箱和電源,配合特殊設
最成熟的現(xiàn)場在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)。
計的各種信號調(diào)理板,完全滿足現(xiàn)場苛刻環(huán)境的要求。
2系統(tǒng)構(gòu)建思路及組成
智能數(shù)據(jù)采集器根據(jù)設備運行狀態(tài)采用智能觸發(fā)
根據(jù)輸油泵故障特點,結(jié)合當前國內(nèi)外相關監(jiān)測方式進行振動數(shù)據(jù)采集,當輸油泵正常工作時,按常規(guī)
系統(tǒng),以鄭州恩普特設備診斷工程有限公司生產(chǎn)的采集方式,按時間間隔采集振動數(shù)據(jù),并按數(shù)據(jù)保存要
eM3000設備遠程監(jiān)控與運行管理系統(tǒng)為基礎框架,構(gòu)求對數(shù)據(jù)進行存儲(在服務器上實現(xiàn)),既保證數(shù)據(jù)的
建輸油泵狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)
完整性,又可保證經(jīng)濟性;當輸油泵工作在異常狀態(tài)時
eM3000設備遠程監(jiān)控與運行管理系統(tǒng)是以先進(如報警等),采用即采即存,上傳并保存所有數(shù)據(jù),以
的計算機技術(shù)為核心,以支持遠程監(jiān)測與診斷為基本備后查。
特征的局域網(wǎng)系統(tǒng)。從系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能來劃分,22網(wǎng)絡服務站
他的組成包括:智能數(shù)據(jù)采集站、網(wǎng)絡服務站、監(jiān)測預
隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科技進步,計算機的應用越來
報系統(tǒng)、信號分析系統(tǒng)和故障診斷專家系統(tǒng)功能等五越普遍,許多企業(yè)建立了基于工廠的計算機管理網(wǎng)絡,
收稿日期:2012-02-10
基金項目:延長石油(集團)有限公司科技基全資助項目20-14)
作者簡介:牛進愛(1965-),男,陜西志丹人,高級工程師,碩士,從事油氣儲運技術(shù)管理工作E
112
第3期(總第127期)
牛進愛,等:輸油泵在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)
2012年6月
對改善信息的采集、傳輸、加工和存貯提供了快速安全以及治理措施,實現(xiàn)操作開環(huán)控制
的基礎。網(wǎng)絡服務站是整套監(jiān)測系統(tǒng)的支撐部分,是故障診斷系統(tǒng)可幫助用戶實現(xiàn)以下目標:
整套系統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡系統(tǒng)為Linu或Win-1)確定機器繼續(xù)運行的時間;2)確定機器發(fā)生故
 dows NT,其通用性和擴展性比較好。其特點如下:障的嚴重程度;3)確定機器繼續(xù)運行是否有危險;4
1)該系統(tǒng)采用Linux作為大型旋轉(zhuǎn)機組在線監(jiān)測通過診斷,對部分異常通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)進行減振
與故障診斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡通訊系統(tǒng),具有開放的網(wǎng)絡體5)確定機器解體檢查的部位。6)只有需要修理的時
系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu),便于系統(tǒng)擴充,便于該系統(tǒng)與其他候才實施修理。7)最大限度地降低設備維修費用,避
計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)互連,達到數(shù)據(jù)傳輸、資源共享的免設備因過度維修帶來的設備損壞
目的。
3應用
2)數(shù)據(jù)傳輸率達10/100Mbps,完全可滿足在線監(jiān)本文設計開發(fā)的輸油泵狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)
測與診斷的大容量、實時性要求。
已應用于陜西延長石油管道運輸公司的兩套輸油泵站
2.3監(jiān)測預報系統(tǒng)
機組,測點包括:1#電機、電機非驅(qū)動側(cè)、驅(qū)動側(cè)軸承振
運行在網(wǎng)絡中的每一臺計算機均具有監(jiān)測預報功動,輸油泵前軸承、后軸承及軸向振動共7個測點,2#
能,每天24小時連續(xù)不斷地對各機組所有測點的振電機、電機非驅(qū)動側(cè)、驅(qū)動側(cè)軸承振動,輸油泵前軸承、
動、位移及鍵相數(shù)據(jù)進行在線監(jiān)測,同屏可顯示各機組
后軸承及軸向振動共7個測點。每個測點安裝一支加
多個通道的基頻振幅、時域波形、幅值譜、功率譜、倒頻速度傳感器,輸油泵結(jié)構(gòu)簡圖及測點布置圖如圖2
譜、特征參數(shù)和運行趨勢等;同屏還可以棒圖形式顯示所示。
每臺機組全部測點的通頻振幅。當機組運行出現(xiàn)異常
時,具有聲、光、超限報警和梯度報警功能,報警線可通
過軟件中設置菜單進行在線設置,監(jiān)測結(jié)果可隨時打
印輸出,并定期用監(jiān)測報表形式輸出,以便于日后存貯
檔案備查。
2.4信號分析系統(tǒng)
信號分析系統(tǒng)是實現(xiàn)故障診斷的前提,能夠?qū)Σ?
集的設備振動信號進行有針對性的分析,從中提取出
相應的振動特征,作為故障診斷子系統(tǒng)的輸入,也可提
圖2測點布置監(jiān)測圖
供給有經(jīng)驗設備診斷工程師用。
本信號分析系統(tǒng)提供的功能主要有:1)穩(wěn)態(tài)分析
方法:時基圖,幅值譜,相位譜,功率譜,軸心軌跡,提純
軸心軌跡(軸振動信號有效),二維全息譜,細化譜,倒
頻譜。2)瞬態(tài)分析方法:波特圖,極坐標圖,坎貝
爾圖。
本信號分析系統(tǒng)安裝于網(wǎng)絡服務站,任何一臺能
夠與網(wǎng)絡服務站相連的計算機均可使用本信號分析
系統(tǒng)。
°
2.5故障診斷系統(tǒng)
圖3趨勢監(jiān)測報警圖
故障診斷系統(tǒng)是輸油泵在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)
的核心部分,是衡量一個系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)有效監(jiān)測
和及時診斷的關鍵。該系統(tǒng)通過對機器狀態(tài)特征參數(shù)
變化的識別,分析機器發(fā)生振動和機械損傷的原因,判
斷振源,提出防治措施等內(nèi)容。
本系統(tǒng)的智能故障診斷專家系統(tǒng)整合了豐富的故
障診斷知識,包括20余年來科研人員和研究生研究故
障機理的成果、科研人員現(xiàn)場機組診斷經(jīng)驗、安裝在現(xiàn)
場的若干套系統(tǒng)捕捉到的故障實例以及國內(nèi)外發(fā)表的
故障診斷知識和研究成果,應用人工智能技術(shù),以人工
神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊和規(guī)則推理,并在運行過程中應用知識
工程不斷積累經(jīng)驗,豐富知識庫,提供故障發(fā)生的原因
圖4波形頻譜分析功能
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第3期(總第127期)
機械管理開發(fā)
2012年6月
圖3和圖4給出了系統(tǒng)運行過程中的歷史趨勢圖
參考文獻
和波形頻譜圖,該系統(tǒng)的成功應用,大大減輕了現(xiàn)場人梁瑞年輸油泵安全監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)研究北京:北
員的勞動強度,提高了設備運行的可靠性和安全性,具
京科技大學碩士論文,2005:8-12
備了向同類機組推廣的條件。
2】鄧紹更離心輸油泵故障診斷專家系統(tǒng)D]鎮(zhèn)江:江蘇大學
4結(jié)論
碩士論文,2003:15-17.
結(jié)合大型輸油泵結(jié)構(gòu)特點及典型故障,充分利用3]劉光臨符向前蔣勁等大型水輪發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測與故
障診斷系統(tǒng)華中科技大學學報(自然科學版),2006,34
現(xiàn)代信號處理技術(shù)、計算機技術(shù)、振動理論、設備診斷
(1):77-81
技術(shù)等,構(gòu)建了輸油泵專用狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng),4]梁飛華黃玉新,鄧宇輸油泵在輸油管道中運行的振動監(jiān)
通過現(xiàn)場實際應用,證明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定,監(jiān)測可靠,
測與故障診斷茂名學院學報208,8():6-39
故障診斷準確率較高,具備了向同類機組推廣的條件。
 Condition Monitoring Fault Diagnosis System of Oil Transfer Pump
 IU Jin-ai, LI Xin-li
 (Shaannxi Yanchang Pet
 ion Co.,ltd, Yan'an 716000, China)
 Abstract: The research ideas of the condition monitoring and fault diagnosis of oil transfer pump and its research findings are presented
 Aimed at the characteristics of oil transfer pump, the technique and methods used in the system are argued in detail. Intelligent data acquisi-
 tion module, monitoring and forec
 dule and failure to be automatic diagnosis module are built. The system
 have been applied into monitoring and fault diagnosis of some oil transfer pumps in Shanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Itd, the results
 show that the system is effeetive to the monitoring and fault diagnosis of oil transfer pumps.
 Key words pump; line monitoring: fault dia
(上接第111頁)
幅度下降,使得旋轉(zhuǎn)變壓器在高精尖領域的應用得到打開,失電即閉合,屬于純機械摩擦制動。抱閘裝置
了更大的發(fā)展,其優(yōu)點得到了更大的體現(xiàn)。和光電編(電磁制動)應用場合:需要維持機械裝置的靜止位置,
碼器相比,旋轉(zhuǎn)變壓器有這樣幾點明顯的優(yōu)點:1)無需電機提供較大的輸出轉(zhuǎn)矩且停止的時間較長。如
可比擬的可靠性,非常好的抗惡劣環(huán)境條件的能力;果使用伺服的自鎖功能,往往會造成電機過熱或放大
2)可以運行在更高的轉(zhuǎn)速下(在輸出12bit的信號下,器過載,這種情況就要選擇帶電磁制動的電機。如果
允許電動機的轉(zhuǎn)速可達60000r/min;而光學編碼器,選擇了帶電磁制動器的伺服電機,電機的轉(zhuǎn)動慣量會
由于光電器件的頻響一般在200khz以下,12bit增大,計算轉(zhuǎn)矩時要進行考慮。
時,速度只能達到3000r/min);3)方便的絕對值信號5結(jié)束語
數(shù)據(jù)輸出。
本文詳細地論述了交流永磁同步無刷伺服電機的
3.3磁性編碼器
選型方法,對于技術(shù)人員選擇合適的電機有著一定的
由于制作和精度的緣故,磁性編碼器沒有其他兩指導意義。
種普及,典型的霍爾傳感器安裝于直流無刷電機內(nèi),用
參考文獻
于檢測磁極位置。
]王軍鋒唐宏裝備制造技術(shù)裝備制造,2009(11:126
4抱閘裝置(電磁制動)
[2]郭慶鼎,孫宜標現(xiàn)代永磁電動機交流伺服系統(tǒng)[M]北京:
抱閘裝置(電磁制動)是通過機械裝置鎖住電機的
中國電力出版社,2008
負載軸。是靠外圍的直流電源控制,常閉,得電后抱閘
 Selection of Brushless Servo Motor Type for AC Permanent-Magnet Synchronous
 IU Ge-ju, DONG Li-xin
 785 Plant, Taiyuan 030024,China)
 Abstract: Brushless AC servo system of pe
 the trend of the development of a modern electric serve
 drive. The permanent-magnet syno
 pemmanen
 mportant parts of execution, so choose
 should give
 ull consideration to the demand, so as to give full
 e. This paper introduces the characteristics about brus
 less servo motor type for AC permar
 performance indicators. Description selection of motor througt
 speed, position sensor and brake. It offers
 Key words: servo motor type for AC p
 ice
114

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