輸油泵機組故障在線監測與診斷系統的開發

張義

摘 要：輸油泵的作用是保證柴油在低壓油路內循環，并供應足夠數量及一定壓力的燃油給噴油泵，其輸油量應為全負荷最大噴油量的3-4倍。輸油泵分為齒輪式輸油泵、膜片式輸油泵、柱塞式輸油泵、管道式輸油泵等等，在我國有著廣泛的應用。輸油泵在使用過程中不可避免的會出現故障，導致相關企業經濟損失，為此需要加強輸油泵機組故障在線監測和診斷系統的開發工作。

關鍵詞：輸油泵機組；故障；在線監測；故障診斷

在目前的管道輸送行業中，很多輸油泵機組還是以“計劃維修、人工巡檢、定期保養”的方式來進行運輸油品，不能實現遠程在線監測和故障的分析診斷，使其效率很低。此外，僅僅依靠傳統的方式進行數據的測量，特別是缺乏對機組的在線監測，無法做到及時進行早期的故障預防和維修，從而使得設備在日常的使用和維護時，不僅耗費大量的時間，而且影響油品輸送的安全、可靠以及經濟效益。因此，要做到以預防為主，對設備進行在線監測和故障分析是非常有必要的。

一、輸油泵機組故障在線監測與診斷系統結構

該系統由現場儀表、前置信號調理器、機械狀態數據采集器、短信平臺、服務器、瀏覽站及監測診斷軟件等組成，整體結構如圖1所示。該系統能同時完成多路振動、溫度、軸承包絡、壓力和流量等信號的采集、特征運算和數據傳輸，并將采集下來的數據全部實時顯示出來。設定各個測點的報警值后，一旦某個測點數值超過報警值，系統可以自動保存此測點在該時刻的數據，以便事后作各種分析。系統可以實時顯示運行機組振動的時域波形和頻譜、滾動軸承包絡譜等，提供在線實時的診斷分析工具。并通過局域網，將現場數據傳輸到遠端中心服務器，實現資源信息共享。在遠程監測終端，同樣可以進行實時在線監測和分析。同時系統可以對保存的數據進行時域分析、頻域分析、小波分析、趨勢分析和故障分析，為準確定位油泵機組故障提供科學的理論依據。

二、狀態監測與故障診斷系統的作用

其一，大大改善輸油泵機組的維修性，為企業節省人力、財力。狀態監測與故障診斷技術的應用極大的縮短了泵機組維修的過程，縮短了維修時間，延長零部件的使用壽命。同時故障診斷系統又能準確的指出故障發生的部位、故障類型甚至故障程度，從而降低對維修人員的技術要求；其二，提高輸油泵機組的出勤率。在油品輸送時，一旦泵停機，不光造成重大的安全隱患，同時還給企業造成大額經濟損失。狀態監測和故障診斷技術能減少輸油泵機組維修停機時間；其三，防止泵因故障停機造成生產損失。據資料統計顯示，50%左右的泵機組故障是由不正確的對中校準所導致，具有不對中故障的轉子系統在其運轉過程中將產生一系列有害于設備的動態效應，如引起聯軸偏轉、軸承早期損壞、油膜失穩、軸彎曲變形，導致機器發生異常振動，危害很大。目前，國內外一些大型的石油、石化企業已裝有專門針對輸油泵機組的狀態監測與故障診斷系統并取得了顯著的經濟效益。

三、輸油泵故障診斷方法

（一）時域分析法

時域分析通常包括波形分析、軸心軌跡分析和軸心位置分析等方法。時域分析法通過時域的參數指標，如均值、方差、偏斜度、分布密度、峰值、峭度、波形指標、裕度指標、脈沖指標等，對輸油泵機組進行總體振級大小的定量分析，時域分析是一種最基本的分析方法，主要用于對故障的初步判定，這種方法簡便、直觀、便于理解。

（二）小波分析法

小波分析是為適應信號處理的實際需要而發展起來的一種時頻分析方法，與傳統的信號處理方法相比，小波變換在時域和頻域同時具有良好的局部化特征，可用于突變信號和非平穩信號的分析，這在泵的狀態監測以及早期故障診斷中具有重要的意義。目前，小波分析方法已經在泵的故障特征提取中得到了研究和應用。

（三）包絡解調分析法

輸油泵在發生故障時會產生周期性的沖撞振動，振動的時間取決于沖撞力、質量、物理的減振特性和其他參數。因為沖擊力使泵軸承結構產生共鳴，會產生與軸承共振頻率有關的正弦波。包絡解調分析法可有效識別某些沖擊振動，從而定位出沖擊振動的振源。包絡解調法對輸油泵軸承早期的診斷尤為有效，其核心為希爾伯特變換。

四、結語

綜上所述，相比于傳統的泵機組的管理模式，遠程在線監測與故障診斷系統的運用能很大程度上提高運輸油品的效率、減輕現場的維護工作量、減少勞動成本、降低設備的事故發生等。與此同時，該系統對于電力、冶金、水泥和鋼鐵等行業的高速旋轉機組的運維管理也具有較高的應用價值及推廣意義，從而最終幫助企業節省一定的成本，提高經濟效益。

參考文獻：

[1]董奕平，侯旭.輸油泵機組故障在線監測與診斷系統的開發[J].化工管理，2016，11：17.endprint