輸油泵機組在線性能監測與故障診斷

游天明，劉 鵬

（中石化管道儲運公司魯寧輸油處，山東 鄒城 273500）

輸油泵機組是長輸管道系統的主要設備，在生產設備中占有極其重要的地位，其穩定性和可靠性會影響到系統安全平穩運行。魯寧線共有各類大型輸油泵機組59臺，其中美國某公司生產的型號為HSB輸油泵機組19臺，德國某公司生產的型號為ZM輸油泵機組29臺，湖南某公司生產的型號為KDY輸油泵機組7臺，沈陽某公司生產的型號為SHS輸油泵機組4臺。在線測點布置圖如圖1所示。

一、系統軟硬件組成

1.硬件系統

硬件系統由在線檢測傳感器、診斷儀主機、計算機組成。

圖1

圖2

2.軟件系統（圖2）

（1）數據采集系統：該系統的主要功能是驅動診斷儀主機。對輸油泵機組的振動、溫度、轉速等數據進行在線采集，并存儲在計算機數據庫系統中。數據采集系統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、采樣長度對數據進行采集，該方法要求操作者具有很高的專業知識。智能自動采集法是指事先將輸油泵機組需采集的參數建一個數據庫，操作者按數據庫的引導進行采集即可，該方法簡單、實用、智能性高，是本系統推薦使用的數據采集方法。

（2） 信號分析與處理系統：該系統包含時域、頻域、倒頻域、包絡分析、小波分析、相關分析等數10種信號分析與處理方法，可以對輸油泵機組的振動、溫度、轉速等數據進行處理和分析，并能取出相應的故障特征。

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

（4）自動分析與處理系統：該系統可對數據進行自動處理和分析，并自動與輸油泵機組故障庫進行比較，診斷出可能出現的故障。

二、診斷分析實例

1.齊河站10#輸油泵機組泵葉輪松動故障

通過現場振動數據采集，發現泵非驅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，判斷存在泵非驅動端不平衡現象。

在泵非驅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，導致輸油泵葉片出現嚴重松動故障。

解體大修后，經檢查發現主要問題有：葉輪松動、鎖緊套與鍵槽錯位、泵總竄量超差。修復后復檢結果顯示輸油泵機組總振值明顯減小，故障特征消失，運行狀態良好。

圖3

圖4

2.寧陽站8#輸油泵機組底座松動故障

經檢測分析，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，可以判斷出泵機組與地基之間存在松動現象。

解體大修后，經檢查發現存在泵地腳螺栓松動現象。修復后復檢結果顯示輸油泵機組總振值明顯減小，故障特征消失，運行狀態良好，并且底座松動故障特征消失。

3.賈汪站8#輸油泵機組電機軸承故障驗證

通過現場振動數據采集，發現電機非驅動端軸承DEF值為5.83mm/s，判斷滾動軸承存在故障。通過分析電機非驅動端水平方向頻譜圖——對數坐標圖（圖6），可以看出電機軸承存在內圈故障特征頻率，及其諧波和邊頻，由此判斷軸承滾珠磨損嚴重。

圖5

圖6

解體大修后，經檢查發現：泵軸及泄壓套損傷嚴重；電機軸承因加油管堵塞軸承內部潤滑脂變質；軸承內圈存在劃痕及滾珠有傷痕。修復復檢結果顯示，輸油泵機組電機非驅動端軸承DEF值為1.28，電機內圈故障特征消失，運行狀態良好。

三、總結

運用輸油泵機組實時在線性能監測和故障診斷技術能夠實時檢測并掌握設備的技術狀況，準確判斷設備故障，為及時維修提供科學依據。通過實時檢測、實時診斷和及時安排檢修，可大幅度提高設備完好率和故障停機率，延長設備使用壽命，保證安全輸油生產，減少跑冒滴漏現象和安全隱患。經濟效益顯著，每年節約維修費用約253萬元，節約人工費用約6萬元。