李穎

【摘要】隨著國家經(jīng)濟和工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)機械設備運行的安全顯得越來越重要，機械設備安全監(jiān)測更加的重要。軸流泵是油田生產(chǎn)過程中應用過程中最重要的設備，被廣泛應用，軸流泵運行狀態(tài)的好壞將直接影響到原油生產(chǎn)的產(chǎn)量和穩(wěn)定性。對軸流泵進行狀態(tài)實時監(jiān)測，可以及時預測軸流泵運行狀態(tài)，并及時發(fā)現(xiàn)軸流泵存在的故障，對故障種類和原因進行分析，并及時維修，防止設備損壞嚴重帶來經(jīng)濟損失，造成油田生產(chǎn)事故。

【關(guān)鍵詞】軸流泵；檢測；故障診斷

影響軸流泵運行穩(wěn)定的因素包括流體壓力脈動和機械結(jié)構(gòu)振動。為了研究軸流泵的機械結(jié)構(gòu)振動和流體壓力脈動的特性，需要對軸流泵各種不同的運行狀況下流體壓力脈動和機械振動的加速度進行檢測，分析檢測出的幅值信號和頻域信號，研究不同位置上的流體壓力脈動特性和機械結(jié)構(gòu)振動特性來對軸流泵進行故障監(jiān)測。

軸流泵機組振動是機械結(jié)構(gòu)振動和流體壓力脈動共同作用的結(jié)果，采取識別機組振動的源，得到相應信號，利用函數(shù)進行計算分析，通過分析，主要激勵源是機械結(jié)構(gòu)振動，次要源是流體壓力脈動。

1、狀態(tài)檢測原理

軸流泵機組在線監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)可采集軸流泵的設備運行信息，將監(jiān)測到的信息發(fā)送到監(jiān)控中心，這樣就實現(xiàn)了同意管理注水系統(tǒng)中的各種信息，從而避免了單機系統(tǒng)監(jiān)測中每一個設備的運行信息都互相獨立的缺點。此系統(tǒng)的最高級是監(jiān)控中心，是整個系統(tǒng)的核心，監(jiān)控中心可以直接監(jiān)控并處理每個設備的運行，還可以對監(jiān)控得到的所有數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析和管理。

2、監(jiān)測信號的原理

包含設備運行狀態(tài)信息的信號主要有流量信號、振動信號、溫度信號和進出水信號等。包含著大量軸流泵機組的運行狀態(tài)信息和各機械零部件的運行狀態(tài)信息。對這些信號在運行情況下進行實時在線監(jiān)測和信息診斷，不但可及時發(fā)現(xiàn)軸流泵系統(tǒng)的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題，還可以調(diào)整系統(tǒng)的運行參數(shù)，對發(fā)現(xiàn)的故障進行及時的處理。所以，分析和處理監(jiān)測信號是對軸流泵監(jiān)測和故障診斷的重要組部分。目前，很多人對軸流泵機組系統(tǒng)進行振動測試，分析影響軸流泵的水力因素和機械機械等原因，但對引起機組振動的具體因素還不能準確的判斷。

3、測試分析振動信號

測試軸流泵的振動信號是在其穩(wěn)定運行狀態(tài)下進行的，測試軸流泵的電機、軸承和機腳的振動加速度，振動平價點是軸流泵的機腳，激勵源是軸流泵軸承和電機。

引起流體壓力脈動的主要因素是動靜干擾，葉輪和導葉間流動干擾為動靜干擾。引發(fā)流體壓力脈動的動靜干擾可以使軸流泵內(nèi)部湍流。一些專家深入探究了動靜干擾的機理，他們認為引起動靜干擾主要是尾流和勢流，在靜止導葉和旋轉(zhuǎn)葉輪間相對運動，葉輪部分產(chǎn)生尾流，尾流進入導葉后，將會產(chǎn)生沖擊和對流，所以尾流比勢流更加復雜。研究人員采用湍流模型方程，在軸流泵的葉輪導葉之間，建立一個網(wǎng)格滑移交界面，計算出葉輪與導葉間的動靜干擾，整理和分析監(jiān)測的壓力脈動信號，發(fā)現(xiàn)了葉輪與導葉的振動信號包含于脈動信號。

4、故障診斷原理

故障樹分析法是由果到因的逆向分析方法，它以故障模式的影響和對后果進行分析，從整體到局部樹枝狀的細化和分析整個系統(tǒng)的故障形成原因。故障樹診斷方法是對故障事件在一定條件下進行可靠推理的診斷方法。對樹枝圖形進行清晰觀察，對各種系統(tǒng)故障的聯(lián)系進行分析，從而得到系統(tǒng)與各零件的故障之間存在的聯(lián)系，進行深入的分析。通過分析系統(tǒng)的較薄弱的環(huán)節(jié)，對系統(tǒng)進行優(yōu)化，實現(xiàn)監(jiān)測和診斷軸流泵系統(tǒng)的故障，這種診斷方法安全、可靠，可以顯著的對軸流泵設備進行故障預測和數(shù)據(jù)分析。故障樹分析法的診斷技術(shù)不僅可以應用在軸流泵系統(tǒng)故障的檢測與分析，在實際中系統(tǒng)的故障診斷也有很廣泛的應用，這種診斷分析方法是即簡單又可靠有效。

建立故障樹前需要深刻了解將要進行故障分析的系統(tǒng)，對系統(tǒng)的設備技術(shù)資料、技術(shù)文件和系統(tǒng)運行流程進行大量的收集，并對收集的信息進行深入的研究和分析整理。對故障定義進行明確，不能模棱兩可，模糊不清。對選好的頂端事件進行分解，就可以找到發(fā)生的次級事件。確定故障診斷系統(tǒng)的初始條件、頂端事件、假設和不許可事件。分清整個診斷系統(tǒng)的邏輯關(guān)系和條件，防止對事件分析模糊，產(chǎn)生系統(tǒng)邏輯關(guān)系紊亂和矛盾的出現(xiàn)。

5、總結(jié)

對于軸流泵系統(tǒng)，已往建設的項目中大多沒有設置系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)。雖然現(xiàn)在有一些新建系統(tǒng)設置了監(jiān)測系統(tǒng)，但這種監(jiān)測系統(tǒng)一般只能監(jiān)測一些常規(guī)問題，并不能對整個軸流泵機組狀態(tài)進行系統(tǒng)的監(jiān)測與故障診斷分析。有些油田雖然在國外買進了維修預測系統(tǒng)，可以定期監(jiān)測和分析機組數(shù)據(jù)，但是這種系統(tǒng)對軸流泵系統(tǒng)的針對性不強，通常需要專業(yè)的維修人員來進行人工監(jiān)測和分析，這樣不能實現(xiàn)完全自動化，需要更大的投入人力物力等進行人工測試，不能從根本上改變軸流泵機組的故障診斷方式。而軸流泵的振動監(jiān)測技術(shù)是對整個系統(tǒng)進行宏觀監(jiān)測，對機組運行狀況進行宏觀控制，并且能對監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)進行自動化的統(tǒng)計、高效分析和直接管理，使監(jiān)測覆蓋整個機組，能夠快速準確的找到出現(xiàn)故障部位，從而進行及時有效的診斷。