离心式注水泵机组的状态监测与故障诊断分析

2022-05-25汪家旺

中国设备工程 2022年10期

关键词：轴瓦频谱测点

汪家旺

（大庆油田有限责任公司物资装备部工程装备科，黑龙江大庆 163458）

1 注水泵离线状态监测

大庆油田第二采油厂现有32座注水站，133套注水泵机组的状态监测工作由监测站负责，月平均监测48套，注水量约33.5万立方米。

为了确保注水泵始终处于良好的工作状态，近年来，坚持实施离线注水泵状态监测，为维修提供科学的依据。通过状态监测及时发现问题，将发现的问题反馈给设备管理人员和维修单位，从而消除设备存在的问题，提高设备运行质量，保障设备完好、高效运行。

1.1 状态监测工作流程

在进行注水泵机组状态信息监测的过程中要对各项信号进行合理控制，确保机组及零部件能够正常运行。监测人员主要使用HG-8902C双通道数据采集仪和便携式振动仪对注水泵、电机前后轴瓦的振动速度进行测量，通过仪器内部传感器将电信号、声信号转化为数字信号，便携式振动仪一般采用单点3次测量取平均值记录法，然后将上述数字信号进行记录，交予并告知泵站管理人员其数据的含义。HG-8902C双通道数据采集仪检测1次，完毕后连接电脑，导出频谱曲线，核实检测数据，同时要与上次该泵的监测曲线进行对比，及时发现变化问题，完善注水泵状态监测数据库。

注水泵机组在监测的过程中其特征参量主要为振速、温度、转速、单耗、流量等，检测数据主要为振动速度。

1.2 测点选择

注水泵在连接的过程中，主要是选取弹性联轴器与电机形成系统，通过滑动轴承完成连接，保证底座之间相互分离。测试是要将测试点选取在注水泵的高压端及低压端和电机的驱动端及非驱动端，选取1处泵高压端轴（3处测点）、2处泵低压端（2处测点）、3处电机驱动端（2处测点）、4处电机非驱动端（3处测点）。选取10个测点监测水平、垂直（径向）、轴向振速。

依照油田设备管理办法，对各项管理操作进行确定。在上述管理的过程中，相关人员要结合当前注水泵管理参数标准进行振动监测及位移监测，一旦出现不良状况要及时进行处理。

1.3 监测标准的确定

依据国家标准GB/T5656—2008、机械行业标准JB/T8097--1999《泵的振动源测量和评价方法》和大庆油田企业标准Q/SY DQ0165—2012，结合采油厂注水泵站的设备状况，确定注水泵机组完好标准（振动速度）。

表1

1.4 检测仪器

现有状态监测仪器7台，配备主要监测用仪器有：HG-8803频谱分析仪、HG-8902C双通道数据采集仪、LJ4002C离心泵综合参数测试仪、便携式振动仪、数码照相机、激光对中仪、计算机等。

2 故障分析

通过对多级离心式注水泵机组的状态监测和故障诊断，积累了一些经验，基本总结出该类设备的常见问题故障和振动特征，逐步掌握了振动规律，常见故障有：机泵轴承磨损、电机转子不平衡、机械密封松动、机泵串轴、对中不良、轴承损坏等问题，并建立了状态监测诊断档案，从今年8月至今3个月，监测机组132套，采集数据2376个，频谱图24个，振动超标设备14台，其中对振速较大，又易立即解决（调节同轴度、更换轴瓦）的5台故障设备进行维修，修后进行跟踪监测，完好运行。

图2 机组简图

几种常见故障见表2。

表2

可能性大小：A＞B＞C＞D,其中大部分都是由于轴瓦间隙较大引起的转子不对中。

3 应用实例

第二作业区南十二注1#注水泵泵前端：水平15.1mm/s，垂直8.2mm/s。故障原因可能是注水泵前端轴瓦间隙较大，转子不对中，整改建议：建议注水泵进行停机检修。

图4 电机前端：径向频谱图

图5 注水泵泵后端：径向频谱图

从图1可以看出泵前端水平方向振速较大，可能由于轴瓦间隙过大导致，从图2和图3对比来看，径向相位差较小，由电机轴和泵轴不对中导致。

图1 监测流程图

图3 注水泵泵前端：水平方向频谱图

在进行修理的过程中，发现确实是轴瓦磨损严重，更换之后，效果显著，仍在完好运行。

9月共发现振动超标设备5台，1台设备是电机轴瓦间隙过大导致振速较大，其余4台都是泵轴瓦间隙过大，导致转子不对中的问题。其中，转子不平衡、不对中所占比例较大，分析原因：一是有些泵运行时间较长、回注污水含油量高、污水对叶轮等泵内配件损伤大，导致泵转子部件不平衡情况加重。二是在调节电机时，没有进行同轴度调整，进而使得转子不平衡，轴瓦偏磨。可以看出注水泵机组故障的初期原因都是小配件的损坏，单纯进行现场配件更换就能立即解决。