離心式注水泵機組的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷分析

汪家旺

（大慶油田有限責任公司物資裝備部工程裝備科，黑龍江 大慶 163458）

1 注水泵離線狀態(tài)監(jiān)測

大慶油田第二采油廠現(xiàn)有32座注水站，133套注水泵機組的狀態(tài)監(jiān)測工作由監(jiān)測站負責，月平均監(jiān)測48套，注水量約33.5萬立方米。

為了確保注水泵始終處于良好的工作狀態(tài)，近年來，堅持實施離線注水泵狀態(tài)監(jiān)測，為維修提供科學的依據(jù)。通過狀態(tài)監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)問題，將發(fā)現(xiàn)的問題反饋給設備管理人員和維修單位，從而消除設備存在的問題，提高設備運行質(zhì)量，保障設備完好、高效運行。

1.1 狀態(tài)監(jiān)測工作流程

在進行注水泵機組狀態(tài)信息監(jiān)測的過程中要對各項信號進行合理控制，確保機組及零部件能夠正常運行。監(jiān)測人員主要使用HG-8902C雙通道數(shù)據(jù)采集儀和便攜式振動儀對注水泵、電機前后軸瓦的振動速度進行測量，通過儀器內(nèi)部傳感器將電信號、聲信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，便攜式振動儀一般采用單點3次測量取平均值記錄法，然后將上述數(shù)字信號進行記錄，交予并告知泵站管理人員其數(shù)據(jù)的含義。HG-8902C雙通道數(shù)據(jù)采集儀檢測1次，完畢后連接電腦，導出頻譜曲線，核實檢測數(shù)據(jù)，同時要與上次該泵的監(jiān)測曲線進行對比，及時發(fā)現(xiàn)變化問題，完善注水泵狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

注水泵機組在監(jiān)測的過程中其特征參量主要為振速、溫度、轉(zhuǎn)速、單耗、流量等，檢測數(shù)據(jù)主要為振動速度。

1.2 測點選擇

注水泵在連接的過程中，主要是選取彈性聯(lián)軸器與電機形成系統(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和電機的驅(qū)動端及非驅(qū)動端，選取1處泵高壓端軸（3處測點）、2處泵低壓端（2處測點）、3處電機驅(qū)動端（2處測點）、4處電機非驅(qū)動端（3處測點）。選取10個測點監(jiān)測水平、垂直（徑向）、軸向振速。

依照油田設備管理辦法，對各項管理操作進行確定。在上述管理的過程中，相關(guān)人員要結(jié)合當前注水泵管理參數(shù)標準進行振動監(jiān)測及位移監(jiān)測，一旦出現(xiàn)不良狀況要及時進行處理。

1.3 監(jiān)測標準的確定

依據(jù)國家標準GB/T5656—2008、機械行業(yè)標準JB/T8097--1999《泵的振動源測量和評價方法》和大慶油田企業(yè)標準Q/SY DQ0165—2012，結(jié)合采油廠注水泵站的設備狀況，確定注水泵機組完好標準（振動速度）。

表1

1.4 檢測儀器

現(xiàn)有狀態(tài)監(jiān)測儀器7臺，配備主要監(jiān)測用儀器有：HG-8803頻譜分析儀、HG-8902C雙通道數(shù)據(jù)采集儀、LJ4002C離心泵綜合參數(shù)測試儀、便攜式振動儀、數(shù)碼照相機、激光對中儀、計算機等。

2 故障分析

通過對多級離心式注水泵機組的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，積累了一些經(jīng)驗，基本總結(jié)出該類設備的常見問題故障和振動特征，逐步掌握了振動規(guī)律，常見故障有：機泵軸承磨損、電機轉(zhuǎn)子不平衡、機械密封松動、機泵串軸、對中不良、軸承損壞等問題，并建立了狀態(tài)監(jiān)測診斷檔案，從今年8月至今3個月，監(jiān)測機組132套，采集數(shù)據(jù)2376個，頻譜圖24個，振動超標設備14臺，其中對振速較大，又易立即解決（調(diào)節(jié)同軸度、更換軸瓦）的5臺故障設備進行維修，修后進行跟蹤監(jiān)測，完好運行。

圖2 機組簡圖

幾種常見故障見表2。

表2

可能性大小：A＞B＞C＞D,其中大部分都是由于軸瓦間隙較大引起的轉(zhuǎn)子不對中。

3 應用實例

第二作業(yè)區(qū)南十二注1#注水泵泵前端：水平15.1mm/s，垂直8.2mm/s。故障原因可能是注水泵前端軸瓦間隙較大，轉(zhuǎn)子不對中，整改建議：建議注水泵進行停機檢修。

圖4 電機前端：徑向頻譜圖

圖5 注水泵泵后端：徑向頻譜圖

從圖1可以看出泵前端水平方向振速較大，可能由于軸瓦間隙過大導致，從圖2和圖3對比來看，徑向相位差較小，由電機軸和泵軸不對中導致。

圖1 監(jiān)測流程圖

圖3 注水泵泵前端：水平方向頻譜圖

在進行修理的過程中，發(fā)現(xiàn)確實是軸瓦磨損嚴重，更換之后，效果顯著，仍在完好運行。

9月共發(fā)現(xiàn)振動超標設備5臺，1臺設備是電機軸瓦間隙過大導致振速較大，其余4臺都是泵軸瓦間隙過大，導致轉(zhuǎn)子不對中的問題。其中，轉(zhuǎn)子不平衡、不對中所占比例較大，分析原因：一是有些泵運行時間較長、回注污水含油量高、污水對葉輪等泵內(nèi)配件損傷大，導致泵轉(zhuǎn)子部件不平衡情況加重。二是在調(diào)節(jié)電機時，沒有進行同軸度調(diào)整，進而使得轉(zhuǎn)子不平衡，軸瓦偏磨。可以看出注水泵機組故障的初期原因都是小配件的損壞，單純進行現(xiàn)場配件更換就能立即解決。

4 結(jié)語

對注水泵進行狀態(tài)監(jiān)測可以及時預防和發(fā)現(xiàn)注水泵可能出現(xiàn)的各項故障，降低了上述故障對油田穩(wěn)產(chǎn)開發(fā)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備進行檢修，防止設備運行狀況惡化，造成設備損壞。

在現(xiàn)場進行故障診斷應用的過程中，相關(guān)人員要對注水泵各項指標進行嚴格控制，對注水泵與自身電機進行檢修，觀察各項標準狀況，對振動頻譜進行分析，防止出現(xiàn)嚴重的動態(tài)偏心狀況，當存在摩擦現(xiàn)象時，要及時停機檢查。