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1注水泵運行故障

據(jù)近幾年統(tǒng)計，注水泵運行過程中主要的故障有液力端閥組漏失，柱塞腐蝕磨損，盤根漏失，曲軸箱潤滑油溫度過高，泵整體震動、電機燒壞等，這些故障的解決成為了注水泵管理的主要內(nèi)容。除了液力端閥組的漏失，其他的故障可以通過觀察法或者簡單檢測發(fā)現(xiàn)問題。液里端閥組的漏失只能依靠經(jīng)驗判斷，通過排量的降低判斷閥組的漏失，但是不能判斷具體是那一組。因此，液力端閥組漏失檢測技術(shù)的確定，是注水泵數(shù)字化改造的核心。只有這個問題解決了，注水泵故障診斷系統(tǒng)才能與油田數(shù)字化建設互相接軌，成為注水泵管理的有力手段。從技術(shù)上實現(xiàn)設備預防主動維修，提高設備管理水平。

2注水泵數(shù)字化改造方案的確定與實施

2.1系統(tǒng)總體構(gòu)架建立

注水泵數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)采用IPTS測試儀與應用服務器兩層結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)方案。IPTS測試儀由數(shù)據(jù)采集組件和PC104構(gòu)成，數(shù)據(jù)采集卡負責各監(jiān)測參量的采集與初步處理，PC104上安裝WinPE系統(tǒng)，配備100G以上的硬盤，用以保存較大的原始歷史記錄，PC104與采集卡之間用RS232進行通訊，負責定時采集數(shù)據(jù)、發(fā)送指令及現(xiàn)場顯示；應用服務器安裝Win2008系統(tǒng)及SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，與IPTS測試儀之間采用WIFI無線通訊，負責數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)測分析、狀態(tài)診斷、遠程控制及WEB。

2.2測量參數(shù)的確定

（1）高速電能參數(shù)檢測：采用北京長森石油科技有限公司獨特的測試技術(shù)，測試速度高達每秒12800組電壓、電流數(shù)據(jù)，可計算有功功率、無功功率和功率因數(shù)，可測試變頻器的輸出。通過功率曲線解偶方法，可計算柱塞、連桿、拉桿的推力，檢測缸內(nèi)壓力異常問題。（2）高速壓力檢測：測試速度高達每秒12800組的進出口壓力數(shù)據(jù)，可檢測進水閥、出水閥及缸筒的工作狀態(tài)，檢測閥的工作時序。（3）振動檢測：缸頭、泵體曲柄軸、電機軸承等位置安裝振動傳感器，可檢測軸承、連桿、拉桿、曲柄等運動件間隙過大或自身不平衡引起的振動，電機動平衡不佳引起的振動。由于泵體、電機軸承等部位的振動檢測，目前使用A30軸承故障診斷儀器定時進行監(jiān)測，只在順著進出排液閥來回移動的方向安裝振動傳感器2路。（4）溫度檢測：檢測電機機體、泵體的溫度變化，防止缺油或軸承損壞引起的二次破壞，防止電機過熱。由于電機本身帶有溫度檢測的裝置，在此只是檢測曲軸箱的溫度，電機的溫度檢測在A30軸承故障診斷儀定期檢測的時候，記錄溫度作為參考的依據(jù)，這次改造方案沒有納入考慮。

2.3改造設備的選定

安塞油田杏河作業(yè)區(qū)杏一注水站使用3臺5DSB2-49/20注水泵，投產(chǎn)時間2004年，目前泵壓19.5Mpa，由于泵壓高，負荷重，注水泵的故障比較頻繁。為了試驗改造方案的可行性，選定其中兩臺泵進行數(shù)字化改造。

2.4傳感器安裝

進入現(xiàn)場，開始安裝各傳感器之前，對現(xiàn)場進行勘察，確定傳感器的安裝位置如下。（1）TDC柱塞頂點傳感器：通過人力轉(zhuǎn)動柱塞泵輸入端皮帶輪，將1號柱塞頂?shù)阶铋L位置(最靠近進出水閥組)，令該飛輪位置為相位0°。在柱塞泵基座安裝TDC傳感器及固定架，并對TDC傳感器加以調(diào)整，使此傳感器指向的飛輪相位0°標記點。在皮帶輪位置為相位0°點鉆深度10mm的M4孔1個，攻M5螺紋并擰上一顆M5螺絲作為傳感器檢測標志。（2）震動傳感器：閥門震動傳感器的安裝位置選擇為能順著閥門移動的方向，可在進出水閥門端蓋中心，打直徑3.2mm深度10mm的孔并攻M4螺紋，安裝震動傳感器。震動傳感器有2路，方案1：可安裝在2#及4#缸的閥門端蓋上。另一個方案是：1路安裝在3#缸閥門端蓋上，另一路安裝在電機或泵的軸承位置。傳感器的安裝位置，不能影響泵正常工作，也不能影響泵的維護。（3）輸入管線壓力傳感器：在輸入管線90°彎頭短節(jié)上增接一個壓力接頭作為測試點，連接壓力測試閥，末端安裝壓力變送器。由于輸入管線90°彎頭可以拆下，所以可以放在安裝的地方焊接壓力表接頭。（4）輸出管線壓力傳感器：拆卸原有抗震壓力表所用壓力表閥門，在其間增加一個高壓三通，三通上端鏈接新壓力表閥門與壓力變送器，末端鏈接原壓力表閥門和抗震壓力表。（5）溫度傳感器：打開泵體潤滑油排油孔絲堵，用容器盛接排除機油，安裝絲堵式溫度傳感器，代替原絲堵并利用該傳感器測量泵體內(nèi)潤滑油的溫度。（6）電參測試傳感器：電壓傳感器：在配電柜線輸出端鼻子處增接三路三相電壓測試線。電流傳感器：在配電柜輸出端線纜上加裝一組三相電流傳感器。

2.5儀器的安裝

（1）CSIPTS數(shù)字化測控儀：在靠近開關柜的空地，以不影響泵房內(nèi)操作為原則，挑選方便人員操作的地方安裝操作臺。安裝時在水泥地面打4個11mm深120mm的孔，安裝M10*100的膨脹螺絲固定操作臺。（2）傳感器集線器：在泵基座側(cè)面鋼板上打直徑為5.2mm的通孔，攻M5螺紋，通過四顆螺絲固定集線器。（3）無線網(wǎng)橋：為了確保信號良好，無線網(wǎng)橋安裝在站內(nèi)的通訊天線上，并通過網(wǎng)線連接到值班室的交換機與服務器相連，實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的傳輸。

2.6布線

布線規(guī)劃：a、從控制柜到操作臺布啟停控制線、儀器220V供電線、電參測試線；b、從操作臺到操作臺布控制總線，儀器220V供電線，網(wǎng)線；c、從每臺CSIPTS數(shù)字化測控儀到傳感器集線器布傳感器信號線；d、從交換機所在操作臺到泵房網(wǎng)橋處布POE網(wǎng)線。

3數(shù)據(jù)采集分析

3.1數(shù)據(jù)的采集

CSIPTS測試儀可以定期發(fā)送數(shù)字采集指令，監(jiān)測周期可以根據(jù)現(xiàn)場需要設定，同時進行三相電流、電壓、溫度、振動（2組）、溫度、進出口壓力、鍵相共12項參數(shù)的檢測采集。采集時間為5秒，每秒采集數(shù)據(jù)12800個，每項數(shù)據(jù)64000個數(shù)據(jù)組成，形成單次檢測數(shù)字庫。CSIPTS測試儀采集到的數(shù)據(jù)，可以通過儀器的U盤接口進行數(shù)據(jù)的傳輸，也可以通過網(wǎng)絡接口，通過WIF無線通訊上傳到服務器。服務器安裝Win2008系統(tǒng)及SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，負責數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)測分析、狀態(tài)診斷、遠程控制及WEB。

3.2數(shù)據(jù)的分析處理

（1）電功率曲線的計算檢測到的三相電壓、電流數(shù)據(jù)數(shù)，可計算有功功率、無功功率和功率因數(shù)，可測試變頻器的輸出。通過功率曲線解偶方法，可計算柱塞、連桿、拉桿的推力，檢測缸內(nèi)壓力異常問題。（2）測試速度高達每秒12800組的進出口壓力數(shù)據(jù)，可檢測進水閥、出水閥及缸筒的工作狀態(tài)，檢測閥的工作時序。（3）振動檢測：缸頭、泵體曲柄軸、電機軸承等位置安裝振動傳感器，可檢測軸承、連桿、拉桿、曲柄等運動件間隙過大或自身不平衡引起的振動，電機動平衡不佳引起的振動。（4）溫度檢測：檢測電機機體、泵體的溫度變化，防止缺油或軸承損壞引起的二次破壞，防止電機過熱。

4結(jié)論及建議

CSIPTS數(shù)字化注水泵監(jiān)控系統(tǒng)的使用，解決注水泵液里端各閥組的工作情況無檢測手段的問題，為注水泵運行故障診斷技術(shù)納入油田數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)提供了有效的技術(shù)支持。

作者：周世德 蘇建凱 單位：長慶油田分公司第一采油廠