油液在線監測技術在注采設備中的應用與分析

張中寶陳大彬 王海斌張成大 許 峰 徐 忠

（1.大慶油田有限責任公司資產設備管理部 黑龍江大慶 2.大慶油田有限責任公司第二采油廠 黑龍江大慶）

（3.大慶鉆探工程公司運輸一公司 黑龍江大慶）

一、油液監測技術重要性

設備油液監測是設備潤滑管理的重要環節，通過對設備潤滑油理化性能指標、油中磨損顆粒及污染物的分析來獲取設備摩擦副潤滑和磨損狀態信息，通過監測分析，即可確定設備故障發生的部位、類型、原因及時間，為設備維修和故障診斷提供一定的技術支持。油液監測技術可分為離線監測和在線監測兩類，離線監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。在線監測技術是在設備正常運行、不停機情況下，通過設備上安裝的在線傳感器，對潤滑油的理化性能參數、磨損微粒等進行連續監測的技術手段，具有實時性、連續性、同步性、分析快速、操作簡便、自動化程度高等優點。

二、大慶油田設備油液監測管理現狀

大慶油田在設備潤滑管理中不斷探索，積極推進潤滑站建設，強化潤滑油檢驗監測。目前，采油單位依托設備潤滑站和中心化驗室對注水泵、天然氣壓縮機、抽油機等設備開展了離線方式的油液監測，在及時發現潤滑油變質，保障設備安全可靠運行方面，起到積極作用。但油田在潤滑油監測工作方面還存在一些問題。

（1）監測手段有限，僅用理化分析方法檢測潤滑油水分、機雜、黏度、閃點等指標，不能全面反映潤滑油的使用狀態，提前、準確的研究和發現設備早期故障所獲取的數據不足。

（2）采用實驗室化驗方法消耗的時間長，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）部分實驗室化驗儀器價格昂貴、體積龐大，不適合在油田生產現場推廣應用。

（4）潤滑油取樣有隨機和偶然性，取樣質量要依賴于化驗人員的技術素質，不能及時發現油品的劣化情況。

（5）油田設備分布點多、線長、較分散，有些設備在偏遠地區，取樣不便，較難開展定期的油液監測分析。

綜上所述，對部分設備采用離線監測的方式，雖然能夠基本滿足工作需要，但是對于一些關鍵、重大設備，如發電機組、壓縮機、注水泵等長周期運轉、不能輕易停機的設備來說，采用潤滑油在線監測和離線監測相結合的方式，將是更好的選擇。

三、油液在線監測技術現場應用與分析

大慶油田第二采油廠于2013年引進油液在線監測系統，并在部分抽油機、注水泵機組上試驗應用，通過兩年來的運行數據表明，該系統在潤滑油狀態監測和故障診斷方面發揮了重要作用。

1.油液在線監測系統簡介

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

（2）基于物聯網環境的在線油液監測數據分析平臺。采用GPRS無線傳輸技術，將傳感器采集到的相關數據參數上傳至后臺服務器數據分析平臺（圖1）。

圖1 網絡環境下的數據分析平臺

數據分析平臺采用B/S架構，單獨模塊化管理，可以實現實時上傳、監測、報警、分析及人員設備的分配管理功能，如圖2～圖5所示。

圖2 數據平臺統計分析界面

圖3 單項指標數據分析曲線

圖4 狀態監測界面

圖5 單臺設備油液指標數據統計界面

2.油液在線監測裝置使用情況分析

（1）避免抽油機潤滑油被盜造成故障維修。2014年5月9日16時，采油隊值班人員發現平臺報警，顯示南3-2-224抽油機減速箱潤滑油液位不夠，由124.83 cm下降至0，其他數據隨之變化異常。值班人員立即趕赴現場檢查，抽油機設備仍在運轉，停機檢查發現減速箱潤滑油被盜。如減速箱在無潤滑油狀態下長時間運行，將造成減速箱齒片磨損、軸承抱死甚至抽油機塌架故障，監測系統的時時檢測功能，避免了故障發生，直接減少設備故障大修費用3萬余元。

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

圖6 注水泵機組透平油水分指標突變

從2014年5月3日監測數據可以看出，注水泵潤滑油系統含水指標增加，由平時的111.7增至1252.88（質量分數%），出現異常。采油二廠設備管理人員立即組織對潤滑油系統進行排查，發現3#高壓注水電機前端軸瓦由于密封失效，冷卻水進入潤滑油系統。更換密封件，對透平油進行真空干燥過濾后，監測指標顯示正常（50質量分數%），直接避免損失折合人民幣15萬余元。

油液在線監測系統在應用過程中也發現幾點不足，一是由于抽油機運行環境較惡劣，齒輪箱沖擊較大，傳感器采集的數據波動大、不平穩，需要技術人員過濾大量指標數據，進行趨勢分析比較困難；二是在線監測的數據與實驗室方法化驗的數據有一定差值，需要積累大量運行數據進行補償校正。

四、結束語

在線油液監測技術是油液監測發展的未來之路，在油田注采設備中已經初步應用。根據目前情況，油液在線監測還不能完全取代離線監測，在今后一個時期內，油液在線監測、油液離線監測模式將同時存在，互為補充。只有緊密配合，合理選取，才能發揮設備潤滑管理的最大效能。

本文作者還有：魏德才2