油液在線監(jiān)測技術(shù)在注采設(shè)備中的應(yīng)用與分析

張中寶陳大彬 王海斌張成大 許 峰 徐 忠

（1.大慶油田有限責(zé)任公司資產(chǎn)設(shè)備管理部 黑龍江大慶 2.大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠 黑龍江大慶）

（3.大慶鉆探工程公司運(yùn)輸一公司 黑龍江大慶）

一、油液監(jiān)測技術(shù)重要性

設(shè)備油液監(jiān)測是設(shè)備潤滑管理的重要環(huán)節(jié)，通過對設(shè)備潤滑油理化性能指標(biāo)、油中磨損顆粒及污染物的分析來獲取設(shè)備摩擦副潤滑和磨損狀態(tài)信息，通過監(jiān)測分析，即可確定設(shè)備故障發(fā)生的部位、類型、原因及時間，為設(shè)備維修和故障診斷提供一定的技術(shù)支持。油液監(jiān)測技術(shù)可分為離線監(jiān)測和在線監(jiān)測兩類，離線監(jiān)測方法由多種油液分析方法組成，主要有理化分析、光譜分析、鐵譜分析、紅外分析等。在線監(jiān)測技術(shù)是在設(shè)備正常運(yùn)行、不停機(jī)情況下，通過設(shè)備上安裝的在線傳感器，對潤滑油的理化性能參數(shù)、磨損微粒等進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測的技術(shù)手段，具有實(shí)時性、連續(xù)性、同步性、分析快速、操作簡便、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。

二、大慶油田設(shè)備油液監(jiān)測管理現(xiàn)狀

大慶油田在設(shè)備潤滑管理中不斷探索，積極推進(jìn)潤滑站建設(shè)，強(qiáng)化潤滑油檢驗(yàn)監(jiān)測。目前，采油單位依托設(shè)備潤滑站和中心化驗(yàn)室對注水泵、天然氣壓縮機(jī)、抽油機(jī)等設(shè)備開展了離線方式的油液監(jiān)測，在及時發(fā)現(xiàn)潤滑油變質(zhì)，保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行方面，起到積極作用。但油田在潤滑油監(jiān)測工作方面還存在一些問題。

（1）監(jiān)測手段有限，僅用理化分析方法檢測潤滑油水分、機(jī)雜、黏度、閃點(diǎn)等指標(biāo)，不能全面反映潤滑油的使用狀態(tài)，提前、準(zhǔn)確的研究和發(fā)現(xiàn)設(shè)備早期故障所獲取的數(shù)據(jù)不足。

（2）采用實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)方法消耗的時間長，完成一個樣品的檢測周期需要4～6天，不適合管理工作的有效提速。

（3）部分實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)儀器價格昂貴、體積龐大，不適合在油田生產(chǎn)現(xiàn)場推廣應(yīng)用。

（4）潤滑油取樣有隨機(jī)和偶然性，取樣質(zhì)量要依賴于化驗(yàn)人員的技術(shù)素質(zhì)，不能及時發(fā)現(xiàn)油品的劣化情況。

（5）油田設(shè)備分布點(diǎn)多、線長、較分散，有些設(shè)備在偏遠(yuǎn)地區(qū)，取樣不便，較難開展定期的油液監(jiān)測分析。

綜上所述，對部分設(shè)備采用離線監(jiān)測的方式，雖然能夠基本滿足工作需要，但是對于一些關(guān)鍵、重大設(shè)備，如發(fā)電機(jī)組、壓縮機(jī)、注水泵等長周期運(yùn)轉(zhuǎn)、不能輕易停機(jī)的設(shè)備來說，采用潤滑油在線監(jiān)測和離線監(jiān)測相結(jié)合的方式，將是更好的選擇。

三、油液在線監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用與分析

大慶油田第二采油廠于2013年引進(jìn)油液在線監(jiān)測系統(tǒng)，并在部分抽油機(jī)、注水泵機(jī)組上試驗(yàn)應(yīng)用，通過兩年來的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)在潤滑油狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷方面發(fā)揮了重要作用。

1.油液在線監(jiān)測系統(tǒng)簡介

（1）油液傳感器集成及采集裝置。應(yīng)用介電常數(shù)、石英晶振、光學(xué)散射等多傳感器陣列技術(shù)安裝在抽油機(jī)齒輪箱、注水機(jī)組的集中潤滑油箱內(nèi)部，在線采集齒輪油和汽輪機(jī)油液位、黏度、水分、酸值、非金屬顆粒、介電常數(shù)、交流阻抗等理化指標(biāo)和綜合污染指標(biāo)，評價油液的工作狀況和劣化程度，獲得設(shè)備的運(yùn)行信息和磨損故障信息。

（2）基于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的在線油液監(jiān)測數(shù)據(jù)分析平臺。采用GPRS無線傳輸技術(shù)，將傳感器采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)上傳至后臺服務(wù)器數(shù)據(jù)分析平臺（圖1）。

圖1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)分析平臺

數(shù)據(jù)分析平臺采用B/S架構(gòu)，單獨(dú)模塊化管理，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時上傳、監(jiān)測、報警、分析及人員設(shè)備的分配管理功能，如圖2～圖5所示。

圖2 數(shù)據(jù)平臺統(tǒng)計(jì)分析界面

圖3 單項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)分析曲線

圖4 狀態(tài)監(jiān)測界面

圖5 單臺設(shè)備油液指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)界面

2.油液在線監(jiān)測裝置使用情況分析

（1）避免抽油機(jī)潤滑油被盜造成故障維修。2014年5月9日16時，采油隊(duì)值班人員發(fā)現(xiàn)平臺報警，顯示南3-2-224抽油機(jī)減速箱潤滑油液位不夠，由124.83 cm下降至0，其他數(shù)據(jù)隨之變化異常。值班人員立即趕赴現(xiàn)場檢查，抽油機(jī)設(shè)備仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)減速箱潤滑油被盜。如減速箱在無潤滑油狀態(tài)下長時間運(yùn)行，將造成減速箱齒片磨損、軸承抱死甚至抽油機(jī)塌架故障，監(jiān)測系統(tǒng)的時時檢測功能，避免了故障發(fā)生，直接減少設(shè)備故障大修費(fèi)用3萬余元。

（2）注水機(jī)組透平油水分超標(biāo)，避免潤滑不良造成軸瓦磨損。南三注注水泵機(jī)組透平油水分指標(biāo)產(chǎn)生突變（圖6）。

圖6 注水泵機(jī)組透平油水分指標(biāo)突變

從2014年5月3日監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，注水泵潤滑油系統(tǒng)含水指標(biāo)增加，由平時的111.7增至1252.88（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%），出現(xiàn)異常。采油二廠設(shè)備管理人員立即組織對潤滑油系統(tǒng)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)3#高壓注水電機(jī)前端軸瓦由于密封失效，冷卻水進(jìn)入潤滑油系統(tǒng)。更換密封件，對透平油進(jìn)行真空干燥過濾后，監(jiān)測指標(biāo)顯示正常（50質(zhì)量分?jǐn)?shù)%），直接避免損失折合人民幣15萬余元。

油液在線監(jiān)測系統(tǒng)在應(yīng)用過程中也發(fā)現(xiàn)幾點(diǎn)不足，一是由于抽油機(jī)運(yùn)行環(huán)境較惡劣，齒輪箱沖擊較大，傳感器采集的數(shù)據(jù)波動大、不平穩(wěn)，需要技術(shù)人員過濾大量指標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行趨勢分析比較困難；二是在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室方法化驗(yàn)的數(shù)據(jù)有一定差值，需要積累大量運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償校正。

四、結(jié)束語

在線油液監(jiān)測技術(shù)是油液監(jiān)測發(fā)展的未來之路，在油田注采設(shè)備中已經(jīng)初步應(yīng)用。根據(jù)目前情況，油液在線監(jiān)測還不能完全取代離線監(jiān)測，在今后一個時期內(nèi)，油液在線監(jiān)測、油液離線監(jiān)測模式將同時存在，互為補(bǔ)充。只有緊密配合，合理選取，才能發(fā)揮設(shè)備潤滑管理的最大效能。

本文作者還有：魏德才2