輸油泵機(jī)組在線性能監(jiān)測與故障診斷

游天明，劉 鵬

（中石化管道儲運(yùn)公司魯寧輸油處，山東 鄒城 273500）

輸油泵機(jī)組是長輸管道系統(tǒng)的主要設(shè)備，在生產(chǎn)設(shè)備中占有極其重要的地位，其穩(wěn)定性和可靠性會影響到系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。魯寧線共有各類大型輸油泵機(jī)組59臺，其中美國某公司生產(chǎn)的型號為HSB輸油泵機(jī)組19臺，德國某公司生產(chǎn)的型號為ZM輸油泵機(jī)組29臺，湖南某公司生產(chǎn)的型號為KDY輸油泵機(jī)組7臺，沈陽某公司生產(chǎn)的型號為SHS輸油泵機(jī)組4臺。在線測點(diǎn)布置圖如圖1所示。

一、系統(tǒng)軟硬件組成

1.硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)由在線檢測傳感器、診斷儀主機(jī)、計算機(jī)組成。

圖1

圖2

2.軟件系統(tǒng)（圖2）

（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：該系統(tǒng)的主要功能是驅(qū)動診斷儀主機(jī)。對輸油泵機(jī)組的振動、溫度、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)進(jìn)行在線采集，并存儲在計算機(jī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)含人工采集法和智能自動采集法。人工采集法是指可選擇任意通道、采集頻率、采樣長度對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，該方法要求操作者具有很高的專業(yè)知識。智能自動采集法是指事先將輸油泵機(jī)組需采集的參數(shù)建一個數(shù)據(jù)庫，操作者按數(shù)據(jù)庫的引導(dǎo)進(jìn)行采集即可，該方法簡單、實(shí)用、智能性高，是本系統(tǒng)推薦使用的數(shù)據(jù)采集方法。

（2） 信號分析與處理系統(tǒng)：該系統(tǒng)包含時域、頻域、倒頻域、包絡(luò)分析、小波分析、相關(guān)分析等數(shù)10種信號分析與處理方法，可以對輸油泵機(jī)組的振動、溫度、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并能取出相應(yīng)的故障特征。

（3）故障診斷庫管理系統(tǒng)：故障庫包括了輸油泵機(jī)組常見的氣蝕、轉(zhuǎn)子不平衡、不對中、軸彎曲、松動、軸承工作異常等故障及主要特征，并可進(jìn)行添加、刪除、修改、查詢等各項(xiàng)操作。

（4）自動分析與處理系統(tǒng)：該系統(tǒng)可對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動處理和分析，并自動與輸油泵機(jī)組故障庫進(jìn)行比較，診斷出可能出現(xiàn)的故障。

二、診斷分析實(shí)例

1.齊河站10#輸油泵機(jī)組泵葉輪松動故障

通過現(xiàn)場振動數(shù)據(jù)采集，發(fā)現(xiàn)泵非驅(qū)動端徑向垂直振值為8.70mm/s，超過一級報警。通過一倍頻、二倍頻、三倍頻的軸心軌跡疊加圖（圖3） 可以看出，一倍頻軸心軌跡明顯大于其他軌跡，判斷存在泵非驅(qū)動端不平衡現(xiàn)象。

在泵非驅(qū)動端徑向垂直方向頻譜圖（圖4）中，可看出主要峰值為五倍頻葉片通過頻率，判斷是由于泵出口壓力過大而引起鍵磨損，導(dǎo)致輸油泵葉片出現(xiàn)嚴(yán)重松動故障。

解體大修后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主要問題有：葉輪松動、鎖緊套與鍵槽錯位、泵總竄量超差。修復(fù)后復(fù)檢結(jié)果顯示輸油泵機(jī)組總振值明顯減小，故障特征消失，運(yùn)行狀態(tài)良好。

圖3

圖4

2.寧陽站8#輸油泵機(jī)組底座松動故障

經(jīng)檢測分析，將寧陽站8#輸油泵水平方向與垂直方向的時域波形圖疊加（圖5），可以看出水平方向的振幅明顯大于垂直方向，并且波形接近正弦波，可以判斷出泵機(jī)組與地基之間存在松動現(xiàn)象。

解體大修后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)存在泵地腳螺栓松動現(xiàn)象。修復(fù)后復(fù)檢結(jié)果顯示輸油泵機(jī)組總振值明顯減小，故障特征消失，運(yùn)行狀態(tài)良好，并且底座松動故障特征消失。

3.賈汪站8#輸油泵機(jī)組電機(jī)軸承故障驗(yàn)證

通過現(xiàn)場振動數(shù)據(jù)采集，發(fā)現(xiàn)電機(jī)非驅(qū)動端軸承DEF值為5.83mm/s，判斷滾動軸承存在故障。通過分析電機(jī)非驅(qū)動端水平方向頻譜圖——對數(shù)坐標(biāo)圖（圖6），可以看出電機(jī)軸承存在內(nèi)圈故障特征頻率，及其諧波和邊頻，由此判斷軸承滾珠磨損嚴(yán)重。

圖5

圖6

解體大修后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：泵軸及泄壓套損傷嚴(yán)重；電機(jī)軸承因加油管堵塞軸承內(nèi)部潤滑脂變質(zhì)；軸承內(nèi)圈存在劃痕及滾珠有傷痕。修復(fù)復(fù)檢結(jié)果顯示，輸油泵機(jī)組電機(jī)非驅(qū)動端軸承DEF值為1.28，電機(jī)內(nèi)圈故障特征消失，運(yùn)行狀態(tài)良好。

三、總結(jié)

運(yùn)用輸油泵機(jī)組實(shí)時在線性能監(jiān)測和故障診斷技術(shù)能夠?qū)崟r檢測并掌握設(shè)備的技術(shù)狀況，準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障，為及時維修提供科學(xué)依據(jù)。通過實(shí)時檢測、實(shí)時診斷和及時安排檢修，可大幅度提高設(shè)備完好率和故障停機(jī)率，延長設(shè)備使用壽命，保證安全輸油生產(chǎn)，減少跑冒滴漏現(xiàn)象和安全隱患。經(jīng)濟(jì)效益顯著，每年節(jié)約維修費(fèi)用約253萬元，節(jié)約人工費(fèi)用約6萬元。