半在线振动监测系统在输油管线电机上应用

2020-06-28刘晨

上海大中型电机 2020年2期

刘晨

(上海电气集团上海电机厂有限公司，上海 200240)

0 引言

公司应用于西北某输油管线的高压高速防爆异步电动机，根据用户的相关运行工况记录和中控人员对现场情况的反馈，电机在现场多次出现振动高报情况。故此次携带泛泰克斯半在线监控仪表前往西北某输油管线输油泵现场进行故障诊断与分析，旨在采集电机发生振动高报时和高报之前运行状态变化的实时数据，对数据展开分析，找到电机振动高报的主要原因，有效解决现场电机问题，以解用户的燃眉之急。

1 项目背景

西北某输油管线项目现场安装有系统工况监控报警装置，包括全套设备的电流、电压、流量、压力、温度、振动等机组信息的实时监控、趋势记录和报警功能。监控信号中的振动信号采用振速有效值控制，传感器布置于前后两端近轴承外圈处，采用螺纹连接方式。振动速度值高于5.5 mm/s时装置就会自动报警，警示现场工作人员；振动速度值高于7.5 mm/s时就会高报；振动值高于7.5 mm/s，且持续超过5 s时，监控系统发出停机指令。一旦停机，会严重影响现场的工作进程，更可能会导致现场输油线路的堵塞。目前现场工作人员采取的是一旦发现报警，就需要在高报之前采取对轴承处加油等措施来使振动速度值下降，避免停机造成整条输油管线的生产运营延误的严重后果。

泛泰克斯公司的半在线振动监控仪表为16通道的半在线振动测量仪，其配套使用的通频加速度传感器的频响范围为10 Hz～10 kHz，低频加速度传感器的频响范围为10 Hz～4 kHz。用户现场所使用的振动报警装置频响范围10 Hz～1 kHz，故半在线振动测量仪完全能够满足同步反应用户现场振动情况的要求。

2 问题概述

我公司电机通过弹性膜片联轴器与双吸式离心泵连接，作为输油泵驱动电动机使用。我公司作为主机厂的供应商负责生产、运输电机，并监督、协助安装公司进行电机的安装，而机组的整体地基及安装底架等均由主机厂商提供设计并负责安装。

我公司电机于2010年交付用户现场使用，该输油泵站机组现场安装后运行过程中振动故障频发，这些问题已经影响到了现场机组的运行。我公司、主机厂、监造方也在用户的牵头下从2011年起就一直在致力于解决现场机组的振动问题，监造方2011年1月2日出具《关于****线输油泵机组运行故障的调查报告》，报告中认为导致电机振动超标的原因可能是：

(1) 电机润滑系统不完善；

(2) 现场运行维护人员润滑维护不当；

(3) 电机安装基础薄弱。

由于涉及到制造商、主机厂、用户三方，问题迟迟未能得到有效解决。

3 工作原理

现场数据采集，又称为现场数据获取，是指利用一种装置(例如传感器)采集所需的现场数据。但大多数现场振动数据均为模拟信号，而计算机能够处理的为数字信号，因此需要经过合适的模数转换过程将现场模拟信号转变成为工业标准的数字信号。数据采集是数据分析处理的基础，是旋转机械振动在线监测系统的最前端部分，对整个系统起着重要作用[1]。

现场经由传感器采集上來的数据不可避免会夹杂一些干扰信号，且所需信号也可能十分微弱，因此需要进行一些必要的数据处理过程，如对信号进行滤波、放大、隔直等操作，然后使用一些数据分析方法，提取特征信号并对比故障诊断库，从而判断旋转机械故障类型并做出对应的处理措施。图1为旋转机械振动在线监测系统机械振动信号分析流程图。

图1 振动信号分析流程图

4 监测方案[2]

4.1 振动在线监测方案

由于机组设备自带的振动监测系统只能以单一的4～10 mA电流信号向监测系统发送振速有效值数据，无法实现实时记录振动波形功能，故我们用泛泰克斯半在线监测仪表进行监控和采集数据。当监控振动值小于5.5 mm/s时，每隔10 min采集并记录一次数据波形，记录时长约30 s；当监控振动值高于5.5 mm/s时，监控系统每隔3 min采集并记录一次数据，记录时长约60 s。

4.2 传感器测点位置

为了使振动监测系统的振动数据能够真实反应用户所监控的数据，我们尽量做到与用户现场测点保持一致。本次监测我们共使用8个加速度振动传感器，分别布置于机组的电机侧：驱动端轴承处的水平、垂直、轴向三个方向，非驱动端的垂直方向，电机底架的垂直和轴向方向；机组的泵机侧：输入端轴承处的水平和垂直方向。具体测点放置如图2～5所示。