基于虚拟仪器的油田注水泵机组故障诊断系统.pdfVIP

大 庆 石 油 学 院 学 报 第 33卷 第 3期 2009年 6月 JOURNALOFDAQINGPETROIEUM INSTITUTE VoI_33 No．3 Jun． 2009 基于虚拟仪器的油 田注水泵机组故障诊断系统 徐秀芬 ，殷海双。，侯永强 ，宗 强。 (1．大庆石油学院 机械科学与工程学院，黑龙江 大庆 163318； 2．大庆石油学院 电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318； 3．大庆钻探工程公司 钻井 四公司，黑龙江 大庆 163413) 摘 要：设计基于 LabVIEW 的油 田多级离心式注水机组振动信号数据采集系统，利用压 电式加速度传感器采集机 组的振动信息，利用编制的软件对信号进行时域、频域分析，提取信号特征并进行故障诊断，实现对多级离心式注水泵机 组的离线状态监测和故障诊断．应用结果表 明，该系统使用方便 ，测试数据可靠 ，故障诊断正确． 关 键 词 ：注水泵 ；振动信号；LabVIEW；频谱分析 ；故障诊断 ；数据采集 中图分类号：TE934 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1891(2009)03—0086—03 0 引言 油 田注水设备大多由多级离心泵与电动机组成 ，在油 田开采过程中进行注水作业 ，提高油层压力 ，以 保证油 田高产稳产．我 国已建的注水站多没有装备状态监测及预警系统，或者即使装备微机巡检系统，但 主要靠技术人员的经验或测量温度 、压力等参数对故障进行分析和判断，不检测机组 的机械振动特性 ，不 能进行机组运行状态的监测分析和故障诊断r】]．近年来 ，有的油 田注水站采用 了包括对振动特性进行检测 的便携式检测系统 ，但只分析振动的加速度峰值 、速度有效值、位移峰峰值的时域信息，没有建立注水泵机 组机械振动特性档案 ，因而难以对注水站进行动态管理[2]．有 的油田注水站采用国外生产的注水泵预测维 修系统，可对机组进行定期检测和离线分析 ，但系统的预测对象是通用电动机 ，对注水泵机组故障率较高 的离心泵的预测针对性不强 ，并且需要 由专业人员进行检测和分析，因而应用受到限制口]．利用 Lab— VIEw 的 “虚拟仪器”思想 ，结合相关硬件 [4]，研制基于 LabVIEW 的离线式油 田注水泵机组状态监测与 故障诊断系统，方便用户对注水泵机组进行维护、扩展和升级，从而保障注水泵机组的正常、高效运行． 1 硬件设计 硬件包括压电式加速度传感器、信号调理器、USB一9215数据采集卡．注水泵机组故障诊断系统总 体结构见图1．利用 LabVIEW 软件平台对采集信息进行分析、处理、存储、故障诊断等．注水泵机组简图 及测点位置见图2． 1A／1H／1V 3A／3H／3V 4A／4H／4V 6A／6H／6V 2V 5V H为水平方向；v为垂直方向；A为轴向 图 1 注水泵机组故障诊断系统总体结构 图2 注水泵机组简 图及测 点位置 收稿 日期 ：2008一ll一2O；审稿人 ：王金东 ；编辑 ：任志平 作者简介 ：徐秀芬(1966一)，女，博士，教授 ，主要从事采油、注水系统设备故障诊断和机械采油系统节能工程方面的研究 · 86 · 第 3期 徐秀芬等：基于虚拟仪器的油 田注水泵机组故障诊断系统 2 软件设计 2．1 振动信号分析技术 对旋转机械进行故障诊断，时域分析提供的信息量有限，只能粗略地判断机械设备是否有故障及故障 的严重程度 ，不能判断故障类型及故障部位 ，因此还需要进行信号的频域分析 ．系统对采集 的注水泵机 组振动信号进行功率谱分析，利用软件提取振动特征频率，确定故障类型及故障部位． 2．2 参数标准 注水泵机组常见故障包括不平衡、不对 中、机械松动、电动机电磁振动、滑动轴承油膜振荡、轴弯曲、轴 承磨损、基础松动、叶轮机构故障、机泵窜轴、联轴器缺陷