海上中心平台机泵远程云诊断系统的应用与实践

关春辉，金健民，马 越，初恒魁，陈安坤，王磊恒

（中国石化胜利油田分公司海洋采油厂，山东东营 257237）

0 引言

机泵类设备是海上中心平台使用最为广泛和重要的设备，担负着注水和原油外输、采出水回收等工作，随着生产质量的不断提高，对设备运行的可靠性和生产效率提出了更高的要求。为此，胜利油田海洋采油厂在中心二号平台注水泵、外输泵机组上配置了振动在线监测和远程诊断系统，将现场机组诊断数据通过无线方式传输到远程诊断云服务器，提供相应设备健康状态的诊断报告和运行建议。

1 远程云诊断系统

1.1 概述

远程云诊断系统能够在线连续监测旋转机械运行过程中的振动及各种工艺参数，自动存储振动波形、温度等有诊断价值的数据，通过网络进行数据传输，提供多种专业诊断图谱和报表。远程云诊断系统可以为设备管理和诊断人员提供决策分析依据，可及时识别机组的运行状态，发现故障的早期征兆，对故障真伪、故障部位、故障类型、严重程度、发展趋势做出准确判断，从而及早消除故障隐患，避免事故的发生，提高设备的可靠性，降低维修成本，帮助实现智能化管理。

1.2 系统组成

远程云诊断系统包含远程诊断中心、CMSM9B-R（防爆）/CMSM9-S（防水）智能终端、温度振动一体传感器3 部分（图1）。

1.3 系统测点数量汇总

图1 系统拓扑

表1 点位配置

根据中心二号平台注水泵、外输泵机组的监测要求，配置的系统监测通道数量和智能终端配置数量确定点位配置。2#外输泵机组配置8 个监控点，2#注水泵机组配置13 个监控点。

根据现场轴承结构选择不同类型的传感器，滚动轴承采用加速度振动传感器，滑动轴承采用速度振动传感器。在每个滚动轴承座外壳增加1 支径向传感器，在每个滑动轴承座外壳新增加2 支径向传感器。所有新增速度振动传感器和温度传感器组合在一起（组合传感器），定子绕组温度传感器使用现场注水泵预留接口。

2 远程诊断实施

2.1 诊断服务器具有的功能

（1）数据通信功能。实现与智能终端间的数据交换，从智能终端获取实时数据、历史数据。其中，实时数据根据客户端请求进行即时分发，其目的是最大程度降低网络传输的负担，从而达到网络资源的有效利用，而历史数据直接写入数据库。

（2）实时监测功能。任意一台有上网功能且具有访问权限的电脑，可通过浏览器实时查看运行信息及设备状态；具有访问权限的手机APP 可实时查看运行信息；预留报警接收短信的用户设备工程师或诊断工程师可实时接收报警信息。

（3）数据的长期存储与管理。大型SQL 关系型数据库，完成机组运行数据存储和管理；冗余热备份，保障数据存储安全。

（4）系统管理与设置。①系统管理，可以管理多个智能终端，并保证通讯不会发生阻塞现象；②系统升级，整个系统的同步升级；③智能终端设置，可以对下属各智能终端进行设置，包括各分站名称、IP 地址设置，机组及测点名称、振动、工艺量的设置，报警门限设置等，同时把设置信息下传到各分站；④用户及其级别设置等，可以设置浏览用户，一般用户，管理员用户等级别，不同级别用户，需不同的授权密码，才能进行相关的数据浏览、系统设置与维护，使得WEB 访问具有密码保护。

（5）专业分析图谱和诊断功能。系统提供的图谱分析、报表、诊断助手及数据传输功能（表2）。

表2 诊断功能

2.2 智能终端

CMSM9 智能终端采用模块化架构，以满足各种不同组合的应用需求，主要功能：信号的调理、采集、变送；智能监测振动、电流、温度等各种数据，通过网络传输至云服务器（表3）。

3 应用

2019 年11 月在中心二号平台2#外输泵机组、2#注水泵机组分别安装远程云诊断系统，可以通过网页、手机APP 实时监控机组运行情况。

表3 智能功能

3.1 2#注水泵监控项点

包括监控电机定子绕组温度、电机非轴伸端垂直振动及温度、电机非轴伸端水平振动及温度、电机轴伸端垂直振动及温度、电机轴伸端水平振动及温度、泵轴伸端振动及温度、泵非轴伸端振动及温度、泵轴伸端及非轴伸端振动包络值等15 个运行参数（图2）。

图2 2#注水泵机组监控页面及频谱

3.2 2#外输泵监控监控项点

包括电机非轴伸端垂直振动及温度、电机非轴伸端水平振动及温度、电机轴伸端垂直振动及温度、电机轴伸端水平振动及温度、泵轴伸端振动及温度、泵非轴伸端振动及温度、泵轴伸端及非轴伸端振动包络值等13 个运行参数（图3）。

图3 2#外输泵机组监控页面及频谱

3.3 监测分析

通过不同的图形可以准确定位机组振动产生的部位和原因，可以及时做出检维修方案，提高机组运行效率。

（1）波形频谱图分析。2019 年12 月25 日14 时24 分，通过波形频谱图观看2#外输泵轴伸端振动情况，振动数值在1.96～1.02 mm/s 之间波动，通过波形频谱分析可以精准地确定振动值主要来自于叶片运行产生的频率，幅值很小，机组运行正常（图4）。

（2）趋势图。2019 年12 月25 日15 时03 分，通过趋势图观看2#注水泵机组电机与泵的振动发现，电机端的振动相对波动较大，可加密观察（图5）。

4 结论

系统运行后，减少了故障率，做到了精确诊断、精准维修，提高设备本质安全。

（1）降低设备故障率、延长生产运行时间。通过实际的对比，故障发生后设备维修的时间要远长于故障未发生前的预维修时间。通过诊断模型对采集的数据信息实时诊断分析，提早发现问题，对可能发生的故障进行预警，提醒技术人员进行及时的保养和维护，从而降低设备的故障发生率、提高设备运行时率。

图5 2#注水泵组振动波形

（2）降低故障检修或者定期维修频率。为了保障系统运行，常常需要进行定期检修，目的是及时发现问题。通过项目实施可实现24 h 的智能监测及诊断服务，发现问题更及时，因此可以较大地降低或者取消人工定期检修服务，故障检修和定期维修由按时到按需进行转变，降低人力和物力的消耗。

（3）显著提高维修效率。通过此系统的24 h 的实时监测和诊断预警，可以预防设备过修、失修问题。另外通过诊断系统的精准模型，可以更精确地确定故障点，确保各类维护保养更有针对性，有效预防过量维修、部件过量更换问题，显著提高维修的效率和降低维修费用。

（4）综合分析、优化运行。在系统监测数据基础上，内外部专家可以进行更深入的统计分析，从而进一步优化设备运行参数，进一步降低故障发生频率，优化生产管理制度，提高生产运行效率。