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故障诊断论文范文

摘要：胜利油田的油藏类型多样,其配套的注水系统也各不相同,按注水系统能力分,有大站系统,以离心式注水泵为主.离心泵排量大,维护简单,在注水量打,注水压力为16MPa的系统里被广泛采用,是高渗透率,整装大油田的主力泵型.另有小站系统,以柱塞式注水泵站为主,柱塞泵具有扬程高,排量小、效率高,电力配套设施简单等特点,适用于注水量低,注水壓力高的中低渗透率油田或断块油田.本文针对离心式注水泵在运行时产生的故障进行了详细的阐述,并提出了相应的应对措施,为后续生产运行提供了较好的指导意义.

关键词：离心式;注水泵;故障;诊断

一、离心式注水泵的工作原理

当多级离心泵电机带动轴上的叶轮高速旋转时,充满在叶轮内的液体在离心力的作用下,从叶轮中心沿着叶片间的流道甩向叶轮的四周,由于液体受到叶片的作用,使压力和速度同时增加,经过导壳的流道而被引向次一级的叶轮,这样,逐次地流过所有的叶轮和导壳,进一步使液体的压力能量增加.将每个叶轮逐级叠加之后,就获得一定扬程.

二、注水泵常见故障及其危害

注水泵功用是把低压水通过水泵加压变成油田开发需要的高压水,经过高压阀组、注水干线、配水间送往注水井,注入油层,以达到保持油层压力、实现油田稳产.低压水来源主要有地表水或经过处理的油层采出水.由于注水泵运行时产生高水压、高噪声,加之客观上存在的设施缺陷、高电压,可能发生高压水刺漏伤人、电击、高噪声职业危害等.

（一）启动后不出液：长时间造成泵不上量引发叶轮、平衡盘等转动件抱死,严重情况下引发火灾.

（二）轴承过热：由于供液不足、泵轴与电机轴不同心等原因造成轴承发热,导致轴承损坏或电机烧毁,易引发电气火灾.

（三）泵体过热：由于泵内无液体或操作失误（如出口阀门未打开）,造成泵体高温运行,易引发火灾.

（四）填料函大量泄漏：由于安装或密封件选材不合适、运行中填料、轴或轴套磨损、冷却水供给不足或管路堵塞等原因,造成盘根密封部位油气泄漏,易引发火灾.

（五）设备腐蚀：注水系统往往因含硫化物、细菌超标等原因,造成设备内部腐蚀严重,当泵轴、叶轮、连杆、壳体及接头等部件发生断裂时,易引发高压水刺漏、零部件飞出伤人事故.

（六）泵体运转部位遇卡：由于泵基础不牢固、纵横向中心未调平、轴承损坏等原因,会造成泵体联轴器、机械密封、泵壳等部件甩出,造成人员伤亡事故.

三、注水泵机组故障特征分析

在对注水泵机组故障进行分析的过程中,相关人员要对信号分析处理及状态监测中的各项内容及特征参数变化状况进行控制,要依照特征参数状况与设备要求状况对比结果,观察设备运行是否正常.在故障特征分析的过程中,一旦发现注水泵故障时,相关人员要对其故障性质及故障程度进行诊断,要对发生原因及发生部位进行明确,从根本上预测和及时控制故障状况.当前注水泵在使用的过程中主要存在以下故障,其振动特征具有明显典型性.

(一)不平衡

在旋转机械的各种异常现象中,由于不平衡而造成振动的情形占有很高的比例.所谓不平衡,就是由于旋转体轴心周围的质量分布不均、使之在旋转过程中产生离心力而引起振动的现象.由于不平衡引发的振动,其最重要的特点就是发生与旋转同步的基本振动.

(二)不对中

不对中是指用联轴器连接起来的两根轴的中心线错位的现象,又称为不同轴.存在不对中时,除产生径向振动外,还容易发生轴向振动.不对中不严重时,其频率成分为旋转基频;不同轴严重时,则产生旋转基频的高次谐波成分.不对中故障的原因有：

（1）安装质量不高,冷态不对中;没有考虑热态的膨胀因素,引起在运行状态下不对中;

（2）由于注水泵机组自身的内应力没有完全消除而引起变形,引发不对中;

（3）由于管道等附件安装不良,对注水泵机组产生过大作用力使机组产生变形或错位造成不对中;

（4）注水泵机组基础的不均匀产生下沉导致不对中.

(三)机械松动

机械松动现象主要原因是紧固不牢引起的,其通常的特征是在旋转频率的一系列谐频上出现较大的振幅.机械松动故障的主要原因有：

（1）固定螺栓的强度不足、断裂或缺乏防松措施造成部件松动;

（2）支承系统配合面间隙过大、紧力不够、在外力或温升作用下产生间隙;

（3）机组的基础施工质量不良.

(四)电磁振动

电磁振动指引起旋转机械振动的因素除机械力外,电磁力作用下产生的振动.其基本频率就是电源的频率.

(五)油膜振荡

大型机的组基本上都采用动压滑动轴承式来支承转子系统,动压轴承的工作原理是基于油楔的承载机理,即依靠油的粘性,在轴颈旋转时将润滑油持续地带入由轴径和轴承表面所形成的收敛型油楔之中;油流在截面逐渐缩小的油楔中受到挤压,产生油膜压力;油膜压力给轴径反作用力,将轴径和轴承面隔开,达到润滑的目的,但是在一定条件下会由于压力失衡引发油膜涡动和油膜振荡故障.

转子在绕自身轴线旋转的同时,其轴心又绕轴承中心连线回转的运动叫油膜涡动,它是油膜力产生的一种自激振动,涡动的速度由油膜流动速度所决定,由于油膜涡动频率接近回转频率的一半,故常称为半速涡动.当转轴转速升到比第一阶临界转速的2倍稍高以后,由于这时半涡动的涡动速度与转轴的第一阶临界转速相重合,转子系统即产生共振,表现为强烈的振动现象,称为油膜振荡.

油膜振荡故障的主要原因是：

（1）轴承过度磨损.在同等偏心距情况下,轴承过度磨损相当于偏心率过大,另外油膜过厚,刚度下降,也使转子临界转速降低,更易引发振荡;

（2）轴承稳定性差.轴承的稳定性取决于轴承结构形式及设计参数两个方面.合理的轴承结构油膜涡动力小或对涡动力阻尼大.注水泵采用的是圆柱轴瓦,这种轴瓦对轴向油膜力阻尼最小,抗振力极差,但承载力好;

（3）润滑油的粘度或压力不符合要求.减小润滑油的粘度,可以调节偏心率,增加稳定性;

（4）外界因素激发的油膜振荡.运转稳定的注水泵机组,有时也会因外部振源通过基础、管道激发出油膜振荡,原因是这种背景振动恰好和油膜振荡频率相同时出现.

3.6轴弯曲

轴弯曲的故障特征：特征频率为1X,常伴频率为2X;振动特性稳定,振动方向为径向、轴向;相位特征稳定;轴心的轨迹为椭圆形;振幅随速度变化转化比较明显,随负荷的变化不明显.