注水泵的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷探討

馬志圖

摘 要：油田多級離心式注水泵機(jī)組作為當(dāng)前油田開采的重要工具，其施工質(zhì)量已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點。在實際操作的過程中，許多注水泵機(jī)組無法達(dá)到對各項指標(biāo)的實時、自動、全過程監(jiān)控，造成注水泵機(jī)組故障問題多發(fā)。文章就注水泵中的震動測試及譜頻分析狀況，對水泵機(jī)組運行各項指標(biāo)進(jìn)行控制，有效提升了故障預(yù)防及診斷的效果。

關(guān)鍵詞：注水泵；狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷

在當(dāng)前油田開采的過程中，相關(guān)人員主要依靠注水泵完成對油層的注水工作，對油層壓力進(jìn)行控制。常見的注水機(jī)組主要為高壓離心式注水泵和高壓柱塞泵機(jī)組兩種。注水泵可以明顯提升油田采油速度及采收率，改善油田經(jīng)濟(jì)效益，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。注水泵在使用的過程中非常容易出現(xiàn)水泵抽空、電機(jī)燒損等現(xiàn)象，加強(qiáng)注水泵狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷在當(dāng)前設(shè)備建設(shè)中已經(jīng)刻不容緩。

1 注水泵機(jī)組的工作狀態(tài)監(jiān)測

注水泵機(jī)組在工作的過程中存在諸多問題，加強(qiáng)對該機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測，對各項指標(biāo)進(jìn)行診斷分析，可以確保注水泵機(jī)組處于良好的運行狀態(tài)，降低可能出現(xiàn)的故障發(fā)生率，對提升注水具有非常好的促進(jìn)作用。

1.1 狀態(tài)監(jiān)測機(jī)理

在進(jìn)行狀態(tài)信息監(jiān)測的過程中要對各項信號進(jìn)行合理控制，確保機(jī)組及零部件能夠正常運行。相關(guān)人員要對振動、溫度、壓力等指標(biāo)通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號、聲信號等物理信號量，將上述信號進(jìn)行系統(tǒng)處理。相關(guān)人員要對上述計算中的設(shè)備運行狀態(tài)的特征參數(shù)進(jìn)行全方位分析，完成檢測及監(jiān)測操作。

當(dāng)前注水泵機(jī)組在監(jiān)測的過程中其特征參量主要為振幅、頻率、相位、轉(zhuǎn)速、時域波形、軸心位置、軸向位置等，檢測數(shù)據(jù)主要為振動位移、振動速度、振動加速度等。

1.2 測點選擇及布置

注水泵在連接的過程中主要是選取彈性聯(lián)軸器與電機(jī)形成系統(tǒng)，通過滑動軸承完成連接，保證底座之間相互分離。測試是要將測試點選取在注水泵的高壓端及低壓端或電機(jī)的驅(qū)動端及非驅(qū)動端，測試點在建立坐標(biāo)軸是可以選取x負(fù)半軸、y負(fù)半軸、z負(fù)半軸或選取A處高壓端軸負(fù)半軸、B處泵低壓端負(fù)半軸、C處電機(jī)驅(qū)動端負(fù)半軸、D處電機(jī)非驅(qū)動端負(fù)半軸。

1.3 監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)選取

在對監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定的過程中，相關(guān)人員要對GB10889-89《泵的振動測量及評價方法》及《泵站等級評定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行全方位分析，依照油田設(shè)備管理辦法，對各項管理操作進(jìn)行確定。在上述管理的過程中，相關(guān)人員要結(jié)合當(dāng)前注水泵管理參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行振動監(jiān)測及位移監(jiān)測，一旦出現(xiàn)不良狀況要及時進(jìn)行處理。

1.4 儀器診斷及監(jiān)測方法

在對儀器進(jìn)行診斷的過程中，相關(guān)人員要對定期監(jiān)測內(nèi)容進(jìn)行明確，對定期檢測中的Var63測振儀狀況指標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)，測量振動狀況。上述監(jiān)測的過程中主要是對振動速度及振動位移的監(jiān)測，完成振動位移的提升。在對上述異常進(jìn)行處理的過程中，NTK預(yù)測系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)信息定期采集，依照振動診斷分析軟件對頻譜狀況進(jìn)行明確，觀察頻域幅值狀況及時域狀況，對故障部位進(jìn)行明確。

2 注水泵機(jī)組故障特征分析

在對注水泵機(jī)組故障進(jìn)行分析的過程中，相關(guān)人員要對信號分析處理及狀態(tài)監(jiān)測中的各項內(nèi)容及特征參數(shù)變化狀況進(jìn)行控制，要依照特征參數(shù)狀況與設(shè)備要求狀況對比結(jié)果，觀察設(shè)備運行是否正常。在故障特征分析的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)注水泵故障時，相關(guān)人員要對其故障性質(zhì)及故障程度進(jìn)行診斷，要對發(fā)生原因及發(fā)生部位進(jìn)行明確，從根本上預(yù)測和及時控制故障狀況。當(dāng)前注水泵在使用的過程中主要存在以下故障，其振動特征具有明顯典型性。

第一，不平衡故障。注水泵旋轉(zhuǎn)機(jī)械在操作的過程中非常容易出現(xiàn)振動不平衡現(xiàn)象，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)體軸心周圍不均勻，造成旋轉(zhuǎn)同步振動效果受到制約。不平衡主要是由于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量分布不均勻或旋轉(zhuǎn)過程中離心力不均衡引起的振動失衡現(xiàn)象，振動噪聲較大。不平衡故障中設(shè)備徑向振動較大，具有穩(wěn)定的基頻高峰，軸向振動幅度較大。該振動的過程中時域波形一般為穩(wěn)定的周期波形。

第二，電磁振動。電磁振動主要是由于機(jī)械轉(zhuǎn)動過程中機(jī)械因素或電磁作用導(dǎo)致的振動現(xiàn)象。該故障主要是由于電源頻率導(dǎo)致。電磁振動時域波一般不具有穩(wěn)定的周期信號。

第三，機(jī)械松動。機(jī)械松動主要是由于不牢固引發(fā)的，在旋轉(zhuǎn)頻率中具有非常明顯的特征，振幅較大。導(dǎo)致機(jī)械松動的原因主要包括支承系統(tǒng)配合面間隙過大、固定螺栓強(qiáng)度不夠、基礎(chǔ)工程質(zhì)量較差等。機(jī)械松動徑向振動較大，倍頻成分較高，軸向振動較小。該時域波形為不穩(wěn)定的非周期信號。

第四，不對中故障。不對中故障主要是在聯(lián)軸器連接過程中中心連接不重合導(dǎo)致的現(xiàn)象，可以造成注水泵發(fā)生徑向振動或軸向振動。當(dāng)前在操作的過程中裝機(jī)操作不良、機(jī)身內(nèi)不對中故障徑向振動大，有穩(wěn)定的基頻，2 倍頻成分超過其它成分， 高次諧波成分較小，軸向振動大。該故障中時域波形為穩(wěn)定的周期波形。

部應(yīng)力沒有徹底消除、管道附件安裝質(zhì)量不高等都可以在很大程度上導(dǎo)致不對中的產(chǎn)生。

第五，基礎(chǔ)松動?；A(chǔ)松動可以造成注水泵在使用的過程中出現(xiàn)機(jī)械無法旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)不均勻等障礙，導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生和機(jī)械的磨損。該種故障發(fā)生后會產(chǎn)生非常明顯的垂直方向振動，具有非常穩(wěn)定的基頻成分。該時域波形具有穩(wěn)定的周期信號。

在現(xiàn)場進(jìn)行故障診斷應(yīng)用的過程中，相關(guān)人員要對注水泵各項指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，對注水泵與自身電機(jī)之間進(jìn)行檢修，觀察各項標(biāo)準(zhǔn)狀況。要對振動頻譜進(jìn)行分析，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的動態(tài)偏心狀況。當(dāng)存在摩擦現(xiàn)象時，要及時停機(jī)檢查。要對電機(jī)進(jìn)行檢修，對出現(xiàn)磨損及不均勻現(xiàn)象進(jìn)行嚴(yán)格控制，及時調(diào)整電機(jī)氣隙，提升軸瓦與電機(jī)之間的配合效果。

3 結(jié)束語

對注水泵進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測可以及時預(yù)防和發(fā)現(xiàn)注水泵可能出現(xiàn)的各項故障，降低上述故障對油田開采的影響。除此之外，對注水泵狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷還可以及時對設(shè)備進(jìn)行檢修，防止設(shè)備運行狀況惡化，造成設(shè)備損壞。

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