无线振动监测器在注水泵的应用试验

2017-04-13李文生马广文

设备管理与维修 2017年2期

关键词：监测器注水泵波形图

李文生，马广文

（长庆油田分公司第三采油厂吴起作业区，陕西吴起717612）

无线振动监测器在注水泵的应用试验

李文生，马广文

（长庆油田分公司第三采油厂吴起作业区，陕西吴起717612）

振动监测系统的工作原理、组成、功能。运用现代故障诊断技术和系统集成技术，对设备运行过程实时在线监测，实现设备隐患的早期诊断。重点介绍了该系统在生产中的应用实例，以及系统的使用效果。

振动监测；软件；注水泵

0 引言

长庆油田大量使用注水泵等旋转机械设备，这些设备在旋转时具有很大的能量。若机械旋转部分产生摩擦或者轴承、轴径向振动过大，机器出现故障，能量得不到控制，就会导致机械的损坏，甚至影响到周围人身、设备的安全。为了保障设备的安全、平稳运行就要做到“预知性维修”，即在掌握了设备的动态信息之后，在人为干预之下，分析诊断设备运行中存在的异常、故障，确定设备的部件损坏程度，合理安排检修周期，而减少人员的维护强度、部件的更换次数，实现理性化的设备管理。如何实现设备“预知性维修”，这需要建立一个完善的科学管理体系，利用现代科学的监测仪器、系统运行状态参数，认知设备状态。做到设备静态、动态信息完整化、数字化，即有据可依，有数可查，实现科学的信息综合处理。掌握设备维护的第一手资料，即原始档案和设备故障征兆。机械设备故障通常是以振动信号表现的，只要能够正确识别设备的振动信息就可掌握设备的动态，把握设备的维修周期。

1 注水设备现状

A联合站作为吴420区块的注水源头之一，注水泵运行工况直接关系到下游各生产单元配注的合格率，站内6台注水泵及电机的高效平稳运转重要性是不言而喻的。在目前的注水系统工艺下，吴一联站内6台注水泵处于连续运转状态，这也导致了设备在运行中经常会出现某些不可预料的故障。通过数字化传输数据虽然能够监控注水泵运行的流量、压力，但对机械故障，不能起到预防作用。员工对设备故障的预判基本依靠经验来实现，但发现的频次低，且无法精确判断，效果不是很理想。为彻底解决这一问题，2014年7月作业区尝试引入DH5975W型无线振动监测系统，通过实时采集振幅、加速度、温度数据来判断设备的运行状况，实现精确预测故障，避免事故发生。

2 无线振动监测器结构原理与特点

2.1 结构原理（图1）

图1 无线振动监测系统原理

无线振动监测器主要由传感器（安装电池）、信号接收器、无线通信控制器组成。DH5975无线状态监测器通过对设备垂直振动、水平振动和温度的监测，准确判断旋转机械轴系的不平衡、不对中、部件结构松动等常见故障，实现了对设备运行状态的实时、准确监测。系统经过无线网络将振动烈度和温度值传送至中控室监控电脑平台，即能显示实时数据又能够显示历史变化趋势和预设报警，员工发现数据异常时即使通知站内设备管理人员现场核实情况，通过对数据和现场情况的比对，切实起到了及时发现、及时处理的作用，防止由于电机小故障导致注水泵停运的严重后果，确保了注水系统的稳定性。

2.2 特点

（1）安装方便、配置灵活。在控制器的通信范围内，可在设备旁就近安置DH5975，节省线缆的费用。每台DH5975外接4只振动加速度传感器（内置温度传感器），电容式传感器或ICP加速度传感器。每台控制器可接受多台DH5975的数据。

（2）瞬态保护、状态确认。当传感器采集数据时受到瞬态干扰，上位机收到数据后自动进行状态判断，经重新采样后才认定状态，避免误报警。

（3）自学习报警。上位机发送自学习指令，DH5975的相应传感器在一段时间内采集若干组数据（默认每25 min采集一组数据，共10组），经过数值计算后，得到基准值，根据设定的报警规则，自动设置两级报警阀值。

（4）休眠模式。DH5977在大部分时间内都处于休眠模式，以节省电量，只有当上位机给其发送采数指令时才开始工作。

（5）上位机控制。DH5975只进行采样、计算特征值、通信等少量工作，其余大部分工作由上位机完成，这些工作包括轮巡控制（根据振动速度值切换监测时间间隔）、计算加速度值、速度值、绘制趋势图和波形频谱、保存数据、状态判断与确认、触发警报、自学习控制、手工采集控制。

（6）简洁直观的软件界面。单机版用户软件，安装在中控本地计算机上，可与无线传感器组成小系统，单独使用。软件操作简单，具有设备分布图、设备监测图、测点趋势图，方便一线人员观测和操作。

3 应用效果及经济效益分析

2014年7月作业区引入DH5975型无线振动监测系统，安装于A联合站5台注水泵及电机，对注水泵曲轴、轴承及电机轴、轴承进行垂直、水平方向的振动、温度进行监测。

3.1 应用效果分析

（1）A联合站注水泵及电机监测数据见图2，根据ISO 2372设备振动国际标准及无线振动监测器监测到的数据可以看出两台注水泵及电机的振动均在可接受范围内。

图2 A联合站2#～6#振动监测数据

（2）5台注水泵监测数据波形图。通过垂直方向振动波形图（图3）可以看出，设备在一段时间内运行平稳且在允许振动范围内。通过水平方向振动波形图（图4）可以看出，设备在一段时间内运行平稳且在允许振动范围内。通过设备运行温度波形图（图5）可以看出，设备温度在一段时间内在允许范围内。

图3 垂直方向振动波形图

（3）DH5975无线状态监测器的电池的内部为灌胶设计，在长期使用之后需要较为频繁的更换电池，会一定程度的增加人力和物力成本；原传感器自重较大，在水平方向安装时会有安装不当（安装面为曲面）掉下的情况发生。鉴于此，目前正在做硬件设备升级，将原型号的设备升级为DH5977W-A型，针对存在问题进行以下改进。

（1）现场24 V供电不受电量限制，最大程度减少电池更换的成本，达到长时间有效监测设备振动和温度状态。

（2）DH5977W使用的是DH185T传感器，自重小且灵敏度高，测试数值更加精确。但是会增加现场布线的工作量。

（3）DH5977W-A外置天线，信号强度远大于原先内置天线的DH5975W，较大程度减少数据的丢失。

3.2 经济效益分析

（1）2014年6月，发现6#注水泵电机水平振动、垂直振动数据超出范围，随即检修电机，发现轴承磨损（图6），在更换两盘电机轴承后设备平稳运行。如果没有提早发现故障将导致电机烧毁。经济效益=事后维修费用-预知维修费用=2.52-0.15=2.37万元。