關(guān)春輝，金健民，馬 越，初恒魁，陳安坤，王磊恒

（中國石化勝利油田分公司海洋采油廠，山東東營 257237）

0 引言

機(jī)泵類設(shè)備是海上中心平臺(tái)使用最為廣泛和重要的設(shè)備，擔(dān)負(fù)著注水和原油外輸、采出水回收等工作，隨著生產(chǎn)質(zhì)量的不斷提高，對設(shè)備運(yùn)行的可靠性和生產(chǎn)效率提出了更高的要求。為此，勝利油田海洋采油廠在中心二號平臺(tái)注水泵、外輸泵機(jī)組上配置了振動(dòng)在線監(jiān)測和遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，將現(xiàn)場機(jī)組診斷數(shù)據(jù)通過無線方式傳輸?shù)竭h(yuǎn)程診斷云服務(wù)器，提供相應(yīng)設(shè)備健康狀態(tài)的診斷報(bào)告和運(yùn)行建議。

1 遠(yuǎn)程云診斷系統(tǒng)

1.1 概述

遠(yuǎn)程云診斷系統(tǒng)能夠在線連續(xù)監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行過程中的振動(dòng)及各種工藝參數(shù)，自動(dòng)存儲(chǔ)振動(dòng)波形、溫度等有診斷價(jià)值的數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提供多種專業(yè)診斷圖譜和報(bào)表。遠(yuǎn)程云診斷系統(tǒng)可以為設(shè)備管理和診斷人員提供決策分析依據(jù)，可及時(shí)識(shí)別機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障的早期征兆，對故障真?zhèn)?、故障部位、故障類型、?yán)重程度、發(fā)展趨勢做出準(zhǔn)確判斷，從而及早消除故障隱患，避免事故的發(fā)生，提高設(shè)備的可靠性，降低維修成本，幫助實(shí)現(xiàn)智能化管理。

1.2 系統(tǒng)組成

遠(yuǎn)程云診斷系統(tǒng)包含遠(yuǎn)程診斷中心、CMSM9B-R（防爆）/CMSM9-S（防水）智能終端、溫度振動(dòng)一體傳感器3 部分（圖1）。

1.3 系統(tǒng)測點(diǎn)數(shù)量匯總

圖1 系統(tǒng)拓?fù)?/p>

表1 點(diǎn)位配置

根據(jù)中心二號平臺(tái)注水泵、外輸泵機(jī)組的監(jiān)測要求，配置的系統(tǒng)監(jiān)測通道數(shù)量和智能終端配置數(shù)量確定點(diǎn)位配置。2#外輸泵機(jī)組配置8 個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，2#注水泵機(jī)組配置13 個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。

根據(jù)現(xiàn)場軸承結(jié)構(gòu)選擇不同類型的傳感器，滾動(dòng)軸承采用加速度振動(dòng)傳感器，滑動(dòng)軸承采用速度振動(dòng)傳感器。在每個(gè)滾動(dòng)軸承座外殼增加1 支徑向傳感器，在每個(gè)滑動(dòng)軸承座外殼新增加2 支徑向傳感器。所有新增速度振動(dòng)傳感器和溫度傳感器組合在一起（組合傳感器），定子繞組溫度傳感器使用現(xiàn)場注水泵預(yù)留接口。

2 遠(yuǎn)程診斷實(shí)施

2.1 診斷服務(wù)器具有的功能

（1）數(shù)據(jù)通信功能。實(shí)現(xiàn)與智能終端間的數(shù)據(jù)交換，從智能終端獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)。其中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)根據(jù)客戶端請求進(jìn)行即時(shí)分發(fā)，其目的是最大程度降低網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用，而歷史數(shù)據(jù)直接寫入數(shù)據(jù)庫。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測功能。任意一臺(tái)有上網(wǎng)功能且具有訪問權(quán)限的電腦，可通過瀏覽器實(shí)時(shí)查看運(yùn)行信息及設(shè)備狀態(tài)；具有訪問權(quán)限的手機(jī)APP 可實(shí)時(shí)查看運(yùn)行信息；預(yù)留報(bào)警接收短信的用戶設(shè)備工程師或診斷工程師可實(shí)時(shí)接收報(bào)警信息。

（3）數(shù)據(jù)的長期存儲(chǔ)與管理。大型SQL 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，完成機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理；冗余熱備份，保障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全。

（4）系統(tǒng)管理與設(shè)置。①系統(tǒng)管理，可以管理多個(gè)智能終端，并保證通訊不會(huì)發(fā)生阻塞現(xiàn)象；②系統(tǒng)升級，整個(gè)系統(tǒng)的同步升級；③智能終端設(shè)置，可以對下屬各智能終端進(jìn)行設(shè)置，包括各分站名稱、IP 地址設(shè)置，機(jī)組及測點(diǎn)名稱、振動(dòng)、工藝量的設(shè)置，報(bào)警門限設(shè)置等，同時(shí)把設(shè)置信息下傳到各分站；④用戶及其級別設(shè)置等，可以設(shè)置瀏覽用戶，一般用戶，管理員用戶等級別，不同級別用戶，需不同的授權(quán)密碼，才能進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)瀏覽、系統(tǒng)設(shè)置與維護(hù)，使得WEB 訪問具有密碼保護(hù)。

（5）專業(yè)分析圖譜和診斷功能。系統(tǒng)提供的圖譜分析、報(bào)表、診斷助手及數(shù)據(jù)傳輸功能（表2）。

表2 診斷功能

2.2 智能終端

CMSM9 智能終端采用模塊化架構(gòu)，以滿足各種不同組合的應(yīng)用需求，主要功能：信號的調(diào)理、采集、變送；智能監(jiān)測振動(dòng)、電流、溫度等各種數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至云服務(wù)器（表3）。

3 應(yīng)用

2019 年11 月在中心二號平臺(tái)2#外輸泵機(jī)組、2#注水泵機(jī)組分別安裝遠(yuǎn)程云診斷系統(tǒng)，可以通過網(wǎng)頁、手機(jī)APP 實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)組運(yùn)行情況。

表3 智能功能

3.1 2#注水泵監(jiān)控項(xiàng)點(diǎn)

包括監(jiān)控電機(jī)定子繞組溫度、電機(jī)非軸伸端垂直振動(dòng)及溫度、電機(jī)非軸伸端水平振動(dòng)及溫度、電機(jī)軸伸端垂直振動(dòng)及溫度、電機(jī)軸伸端水平振動(dòng)及溫度、泵軸伸端振動(dòng)及溫度、泵非軸伸端振動(dòng)及溫度、泵軸伸端及非軸伸端振動(dòng)包絡(luò)值等15 個(gè)運(yùn)行參數(shù)（圖2）。

圖2 2#注水泵機(jī)組監(jiān)控頁面及頻譜

3.2 2#外輸泵監(jiān)控監(jiān)控項(xiàng)點(diǎn)

包括電機(jī)非軸伸端垂直振動(dòng)及溫度、電機(jī)非軸伸端水平振動(dòng)及溫度、電機(jī)軸伸端垂直振動(dòng)及溫度、電機(jī)軸伸端水平振動(dòng)及溫度、泵軸伸端振動(dòng)及溫度、泵非軸伸端振動(dòng)及溫度、泵軸伸端及非軸伸端振動(dòng)包絡(luò)值等13 個(gè)運(yùn)行參數(shù)（圖3）。

圖3 2#外輸泵機(jī)組監(jiān)控頁面及頻譜

3.3 監(jiān)測分析

通過不同的圖形可以準(zhǔn)確定位機(jī)組振動(dòng)產(chǎn)生的部位和原因，可以及時(shí)做出檢維修方案，提高機(jī)組運(yùn)行效率。

（1）波形頻譜圖分析。2019 年12 月25 日14 時(shí)24 分，通過波形頻譜圖觀看2#外輸泵軸伸端振動(dòng)情況，振動(dòng)數(shù)值在1.96～1.02 mm/s 之間波動(dòng)，通過波形頻譜分析可以精準(zhǔn)地確定振動(dòng)值主要來自于葉片運(yùn)行產(chǎn)生的頻率，幅值很小，機(jī)組運(yùn)行正常（圖4）。

（2）趨勢圖。2019 年12 月25 日15 時(shí)03 分，通過趨勢圖觀看2#注水泵機(jī)組電機(jī)與泵的振動(dòng)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)端的振動(dòng)相對波動(dòng)較大，可加密觀察（圖5）。

4 結(jié)論

系統(tǒng)運(yùn)行后，減少了故障率，做到了精確診斷、精準(zhǔn)維修，提高設(shè)備本質(zhì)安全。

（1）降低設(shè)備故障率、延長生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間。通過實(shí)際的對比，故障發(fā)生后設(shè)備維修的時(shí)間要遠(yuǎn)長于故障未發(fā)生前的預(yù)維修時(shí)間。通過診斷模型對采集的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)診斷分析，提早發(fā)現(xiàn)問題，對可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)警，提醒技術(shù)人員進(jìn)行及時(shí)的保養(yǎng)和維護(hù)，從而降低設(shè)備的故障發(fā)生率、提高設(shè)備運(yùn)行時(shí)率。

圖5 2#注水泵組振動(dòng)波形

（2）降低故障檢修或者定期維修頻率。為了保障系統(tǒng)運(yùn)行，常常需要進(jìn)行定期檢修，目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。通過項(xiàng)目實(shí)施可實(shí)現(xiàn)24 h 的智能監(jiān)測及診斷服務(wù)，發(fā)現(xiàn)問題更及時(shí)，因此可以較大地降低或者取消人工定期檢修服務(wù)，故障檢修和定期維修由按時(shí)到按需進(jìn)行轉(zhuǎn)變，降低人力和物力的消耗。

（3）顯著提高維修效率。通過此系統(tǒng)的24 h 的實(shí)時(shí)監(jiān)測和診斷預(yù)警，可以預(yù)防設(shè)備過修、失修問題。另外通過診斷系統(tǒng)的精準(zhǔn)模型，可以更精確地確定故障點(diǎn)，確保各類維護(hù)保養(yǎng)更有針對性，有效預(yù)防過量維修、部件過量更換問題，顯著提高維修的效率和降低維修費(fèi)用。

（4）綜合分析、優(yōu)化運(yùn)行。在系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，內(nèi)外部專家可以進(jìn)行更深入的統(tǒng)計(jì)分析，從而進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)一步降低故障發(fā)生頻率，優(yōu)化生產(chǎn)管理制度，提高生產(chǎn)運(yùn)行效率。