长输管道输油泵离线监测与诊断关键技术研究及应用

长输管道输油泵离线监测与诊断关键技术研究及应用

韩冷

黑龙江省大庆市储运销售分公司北油库

摘要：油泵是管道系统的关键设备,这些设备的安全运行直接关系到管道系统的安全运行。长期以来,定期维护计划系统一直在泵站的正常运行中发挥着重要作用,并且仍然是世界范围内重要的维护系统。目前,国内许多泵站缺乏现代化的监控设备,导致电机和泵轴损坏,轴承过热,泵体振动过大,给管道的安全运行带来了相当大的安全隐患,严重影响了正常生产。因此,良好的状态监测和故障诊断研究对于整个石油行业的安全生产至关重要。

关键词：长输管道；输油泵离线监测；诊断技术

引言

对于输油泵机组疑难故障的诊断方法，一般无标准化的操作规程或作业指导文件，往往会出现多种故障机理同时指向一种故障表象，无法确定根本原因，这就需要通过专用设备提供更加优质的分析图谱，从而确定更加明确的排查方向。多种诊断技术综合应用，再辅以丰富的旋转设备故障诊断经验，诊断的准确率将会增大，对输油泵机组预知维修和视情维修具有重大的现实意义。

1分析输油泵机组故障的状态监测与诊断系统的概况

故障监控系统的内容主要包括服务器、SMS平台、前端信号空调、导航站和监控诊断软件、机械状态数据采集和现场仪器。油泵故障监测与诊断系统可同时采集油泵外壳、温度、流量、多通道振动和压力等功能,在线计算和传输油泵的监测和诊断数据,实时显示所有采集的数据。当单个测量点的值高于报警值时,在线泵故障检测和诊断系统会自动存储测量点数据,并为后续分析做准备。同时,在线泵故障监测和诊断系统还可以实时显示轴承外壳的频谱、振动过程中产生的频谱和波形,为实时诊断提供有效的分析工具。此外,可以在终端实时进行远程监控、在线监测和分析,以及对存储在微波状态监测与分析系统中的频域分析、趋势分析、时域分析、故障分析和故障数据进行分析和诊断,以便更高效、准确地确定管道泵故障的位置,为管道泵设备的进一步故障排除奠定基础。

2关键诊断技术

2.1滚动轴承跑圈产生转频冲击的机理

正常轴承，都是内圈和轴过盈配合，和轴一起旋转;外圈和轴承座过盈配合，不旋转。滚动体和内外圈接触，类似行星轮一样同时自转和公转，和内外圈之间只有相对滚动，没有滑动。但实际情况会更复杂，有负载区和非负载区，轴承负载过轻会打滑摩擦。正常情况下，各部件之间(包括滚动体和内外圈之间)没有松动，就没有间隙，可以认为相互都是刚性连接的，只有受压变形。转频冲击的频谱就是转频的谐波，这些谐波会在部件的固有频率附近被放大。现场情况经常是转频的三倍频、四倍频或更大，说明常见设备部件(轴承座、外环、内环等)固有频率和设备转速的关系正好符合了这个比例。观察更多不同转速、不同型号的设备，这个幅值较大的谐波出现在其他倍频也是有可能的。所以，诊断轴承是否出现了跑圈，主要是看转频谐波随倍频升高逐渐变大、大于某个倍频以后又变小，就可以怀疑是出现了跑圈。在加速度波形中找到转频冲击频谱就可以确定是跑圈。

2.2 单元故障诊断

传统的电机故障诊断通常基于状态参数,例如:2、振动或电气参数不能满足电机故障综合诊断的需要。发动机故障的常见类别是轴承故障(ca。42%),定子之间的短路误差(约。13%),转子断裂误差(约。8%)和转子轴误差(约。的4%)。通过安装油泵测试板,了解振动,温度,电流,电压等信息。收集了油泵发动机的正常状态、转子断裂、动态偏心率、静态偏心率、轴承内圈和轴承外圈。传感器的40960Hz选择频率使用12个点同时收集每个状态的信息。将大约 2700 万个正常和有缺陷的数据分成训练和测试集,并使用 1D CNN 进行故障诊断。

2.3 滚动轴承故障的频谱

目前,有温度法、油样分析法、振动法(噪声)和光谱分析法等都有其局限性,精度较低。在常规振动分析中,在域的波形中没有明显的冲击信号,并且在频谱中没有明显的滚动轴承误差频率。振动方式着重于总振动量的频率特征,而轴承的早期故障特征则淹没在总振动的大范围内,振动监测对轴承的后期故障不敏感。滚动轴承的早期故障主要有疲劳裂纹、局部疲劳释放、磨损、压力、腐蚀等。当轴承工作面存在这些局部缺陷时,它会产生一系列具有一定通过频率的宽带冲击,准确地捕获和分析这些冲击信号,对于准确诊断轴承的早期缺陷具有重要意义。当金属碰到金属时,会产生电压波。水的张力波和波浪非常相似,只是载体被金属所取代。电压波具有以下特点:它不属于正常的振动信号,持续时间短:从几微秒到几毫秒;高频(1 kHz～15 kHz);电压波频率取决于质量、尺寸、接触面等。频率越高,衰减速度越快(与频率的平方根成正比)。6、物体的交叉处会产生大量的浪费。滚动轴承内部的疲劳剥落,磨损,划痕和裂缝的出现会产生冲击应力波。电压波方法捕获和监测这些短电压波,确定它们的峰值和周期,并转换频谱进行分析。用电压波法捕获的波形可以反映轴承失效的严重程度,收集的光谱可以反映轴承失效的原因,与常规振动分析相比,可以直观地显示冲击电压波的强度和故障频率。因此,电压波法比传统的振动分析更容易识别轴承等故障。

2.4小波分析法

波浪分析是为满足信号处理的实际需要而开发的一种时频分析方法,与传统的信号处理方法相比,波浪转换在时域和频域都有很好的定位性,可用于分析突变信号和不稳定信号,这对泵的状态监测和故障的早期诊断具有重要意义。目前,微波分析技术正在研究和应用于泵故障特征的检索。如果有人用微波分析抑制泵振动信号的噪声,实验结果表明,这种方法可以有效抑制信号中的噪声,提高故障诊断的准确性。

2.5高通滤波

在常见的光谱仪中,高频冲击引起的小信号被高幅低频信号淹没在不等式、不等式、衰减和通过频率引起的低频信号中,这部分信息是判断设备早期故障的重要依据。为此,根据不同设备的速度和所测试设备的不同类型,选择具有不同频段的滤波器,这些滤波器可以在高频时间范围内单独处理波形信号。力波是短暂的过渡事件,其特征是频带的分布。加速度传感器接收到的冲击信号经过高度自适应滤波(大于1kHz),以便将由冲击引起的特征振动与正常振动信号分开。

3在线监测与故障诊断系统的功能

在线监控和故障诊断系统的主要任务是实时数据采集和报警。数据采集器可根据不同的工作条件,采集、计算和传输多通道信号,并进行相应的数据采集,包括自动转换丢失的密钥或恢复运行状态,并在开停时采集高分辨率数据。2、信号分析:该系统是传统信号分析的延续,利用二次处理能力实现微波分析、频率分析等功能,全面分析机组状态。3、远程监测和诊断。在数据采集,存储,处理和初步诊断后,专家将现场收集的监控信息结合起来,提供有效的解决方案,然后通过网络传输到现场,以便于故障排除。的诊断系统。人机交互模式可帮助用户排除20多种常见故障。

结束语

总之,在抽油机组中应用状态监测和故障诊断系统,可以大大减少抽油机组故障排除的时间和负担,节省人力、物力和财力,有效提高输油效率,有效降低抽油机组故障概率,有效提高石油企业的经济效益。状态监测和故障诊断系统广泛应用于石油公司。

参考文献

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