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1注水泵运行故障
据近几年统计，注水泵运行过程中主要的故障有液力端阀组漏失，柱塞腐蚀磨损，盘根漏失，曲轴箱润滑油温度过高，泵整体震动、电机烧坏等，这些故障的解决成为了注水泵管理的主要内容。除了液力端阀组的漏失，其他的故障可以通过观察法或者简单检测发现问题。液里端阀组的漏失只能依靠经验判断，通过排量的降低判断阀组的漏失，但是不能判断具体是那一组。因此，液力端阀组漏失检测技术的确定，是注水泵数字化改造的核心。只有这个问题解决了，注水泵故障诊断系统才能与油田数字化建设互相接轨，成为注水泵管理的有力手段。从技术上实现设备预防主动维修，提高设备管理水平。
2注水泵数字化改造方案的确定与实施
2.1系统总体构架建立
注水泵数字化监测系统采用IPTS测试仪与应用服务器两层结构的组网方案。IPTS测试仪由数据采集组件和PC104构成，数据采集卡负责各监测参量的采集与初步处理，PC104上安装WinPE系统，配备100G以上的硬盘，用以保存较大的原始历史记录，PC104与采集卡之间用RS232进行通讯，负责定时采集数据、发送指令及现场显示；应用服务器安装Win2008系统及SQL数据库系统，与IPTS测试仪之间采用WIFI无线通讯，负责数据存储、监测分析、状态诊断、远程控制及WEB。
2.2测量参数的确定
（1）高速电能参数检测：采用北京长森石油科技有限公司独特的测试技术，测试速度高达每秒12800组电压、电流数据，可计算有功功率、无功功率和功率因数，可测试变频器的输出。通过功率曲线解偶方法，可计算柱塞、连杆、拉杆的推力，检测缸内压力异常问题。（2）高速压力检测：测试速度高达每秒12800组的进出口压力数据，可检测进水阀、出水阀及缸筒的工作状态，检测阀的工作时序。（3）振动检测：缸头、泵体曲柄轴、电机轴承等位置安装振动传感器，可检测轴承、连杆、拉杆、曲柄等运动件间隙过大或自身不平衡引起的振动，电机动平衡不佳引起的振动。由于泵体、电机轴承等部位的振动检测，目前使用A30轴承故障诊断仪器定时进行监测，只在顺着进出排液阀来回移动的方向安装振动传感器2路。（4）温度检测：检测电机机体、泵体的温度变化，防止缺油或轴承损坏引起的二次破坏，防止电机过热。由于电机本身带有温度检测的装置，在此只是检测曲轴箱的温度，电机的温度检测在A30轴承故障诊断仪定期检测的时候，记录温度作为参考的依据，这次改造方案没有纳入考虑。
2.3改造设备的选定
安塞油田杏河作业区杏一注水站使用3台5DSB2-49/20注水泵，投产时间2004年，目前泵压19.5Mpa，由于泵压高，负荷重，注水泵的故障比较频繁。为了试验改造方案的可行性，选定其中两台泵进行数字化改造。
2.4传感器安装
进入现场，开始安装各传感器之前，对现场进行勘察，确定传感器的安装位置如下。（1）TDC柱塞顶点传感器：通过人力转动柱塞泵输入端皮带轮，将1号柱塞顶到最长位置(最靠近进出水阀组)，令该飞轮位置为相位0°。在柱塞泵基座安装TDC传感器及固定架，并对TDC传感器加以调整，使此传感器指向的飞轮相位0°标记点。在皮带轮位置为相位0°点钻深度10mm的M4孔1个，攻M5螺纹并拧上一颗M5螺丝作为传感器检测标志。（2）震动传感器：阀门震动传感器的安装位置选择为能顺着阀门移动的方向，可在进出水阀门端盖中心，打直径3.2mm深度10mm的孔并攻M4螺纹，安装震动传感器。震动传感器有2路，方案1：可安装在2#及4#缸的阀门端盖上。另一个方案是：1路安装在3#缸阀门端盖上，另一路安装在电机或泵的轴承位置。传感器的安装位置，不能影响泵正常工作，也不能影响泵的维护。（3）输入管线压力传感器：在输入管线90°弯头短节上增接一个压力接头作为测试点，连接压力测试阀，末端安装压力变送器。由于输入管线90°弯头可以拆下，所以可以放在安装的地方焊接压力表接头。（4）输出管线压力传感器：拆卸原有抗震压力表所用压力表阀门，在其间增加一个高压三通，三通上端链接新压力表阀门与压力变送器，末端链接原压力表阀门和抗震压力表。（5）温度传感器：打开泵体润滑油排油孔丝堵，用容器盛接排除机油，安装丝堵式温度传感器，代替原丝堵并利用该传感器测量泵体内润滑油的温度。（6）电参测试传感器：电压传感器：在配电柜线输出端鼻子处增接三路三相电压测试线。电流传感器：在配电柜输出端线缆上加装一组三相电流传感器。
2.5仪器的安装
（1）CSIPTS数字化测控仪：在靠近开关柜的空地，以不影响泵房内操作为原则，挑选方便人员操作的地方安装操作台。安装时在水泥地面打4个11mm深120mm的孔，安装M10*100的膨胀螺丝固定操作台。（2）传感器集线器：在泵基座侧面钢板上打直径为5.2mm的通孔，攻M5螺纹，通过四颗螺丝固定集线器。（3）无线网桥：为了确保信号良好，无线网桥安装在站内的通讯天线上，并通过网线连接到值班室的交换机与服务器相连，实现检测数据的传输。
2.6布线
布线规划：a、从控制柜到操作台布启停控制线、仪器220V供电线、电参测试线；b、从操作台到操作台布控制总线，仪器220V供电线，网线；c、从每台CSIPTS数字化测控仪到传感器集线器布传感器信号线；d、从交换机所在操作台到泵房网桥处布POE网线。
3数据采集分析
3.1数据的采集
CSIPTS测试仪可以定期发送数字采集指令，监测周期可以根据现场需要设定，同时进行三相电流、电压、温度、振动（2组）、温度、进出口压力、键相共12项参数的检测采集。采集时间为5秒，每秒采集数据12800个，每项数据64000个数据组成，形成单次检测数字库。CSIPTS测试仪采集到的数据，可以通过仪器的U盘接口进行数据的传输，也可以通过网络接口，通过WIF无线通讯上传到服务器。服务器安装Win2008系统及SQL数据库系统，负责数据存储、监测分析、状态诊断、远程控制及WEB。
3.2数据的分析处理
（1）电功率曲线的计算检测到的三相电压、电流数据数，可计算有功功率、无功功率和功率因数，可测试变频器的输出。通过功率曲线解偶方法，可计算柱塞、连杆、拉杆的推力，检测缸内压力异常问题。（2）测试速度高达每秒12800组的进出口压力数据，可检测进水阀、出水阀及缸筒的工作状态，检测阀的工作时序。（3）振动检测：缸头、泵体曲柄轴、电机轴承等位置安装振动传感器，可检测轴承、连杆、拉杆、曲柄等运动件间隙过大或自身不平衡引起的振动，电机动平衡不佳引起的振动。（4）温度检测：检测电机机体、泵体的温度变化，防止缺油或轴承损坏引起的二次破坏，防止电机过热。
4结论及建议
CSIPTS数字化注水泵监控系统的使用，解决注水泵液里端各阀组的工作情况无检测手段的问题，为注水泵运行故障诊断技术纳入油田数字化监控系统提供了有效的技术支持。
作者：周世德 苏建凯 单位：长庆油田分公司第一采油厂