導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 機(jī)械安全論文>>正文

柱塞泵組故障診斷和安全預(yù)警技術(shù)研究

文檔作者：焦云強(qiáng) 李曉宇胡水清宋昊爽呂波文檔來(lái)源：石化盈科信息技術(shù)有限責(zé)任公司		更新日期： 2026年05月29日	點(diǎn) 擊數(shù)：
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大小： 2.18 MB 共9頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共9頁(yè)]

本文件共9頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問(wèn)題，下載是正常的。

	文件大小：2.18 MB 共9頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

上一篇：抽油機(jī)防護(hù)裝置設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化措施

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

2023 年第39 卷第5 期
★　石油化工安全環(huán)保技術(shù)　★
PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY 15
近年來(lái)，伴隨著石化行業(yè)的蓬勃發(fā)展，油氣
的開采也日漸增多。但是油田采礦進(jìn)入中后期由
于長(zhǎng)周期的開采和其他因素的影響，油井壓力不
足導(dǎo)致油井停噴，進(jìn)而嚴(yán)重制約了原油質(zhì)量。為
實(shí)現(xiàn)油田的高產(chǎn)以及穩(wěn)產(chǎn)，油田注水技術(shù)誕生
了。注水泵是注水開采的主要?jiǎng)恿?lái)源，因此，
選擇最佳的泵機(jī)組，并且加強(qiáng)對(duì)泵機(jī)組的日常安
全管理，是非常有必要的[1]。
目前為了滿足注水井大量注水的需求，往往
需要能適應(yīng)高壓、大流量的柱塞泵。在實(shí)際操作
過(guò)程中，水的質(zhì)量不能得以保證，往往會(huì)造成注
水泵的管道、盤根總成、柱塞、泵閥等易損壞部
件使用壽命的縮短，并且發(fā)生故障后不能對(duì)零部
件進(jìn)行及時(shí)修復(fù)或者更換，容易造成曲軸斷裂，
泵頭泄漏等安全事故的發(fā)生。然而在故障發(fā)生的
初期，許多故障并不會(huì)影響柱塞泵的正常使用。
針對(duì)以上問(wèn)題，提出對(duì)柱塞式注水泵進(jìn)行實(shí)時(shí)安
全診斷與安全預(yù)警，采用注水系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)，能
夠提高油田的生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)安全進(jìn)行。
目前柱塞泵安全診斷技術(shù)包括基于故障機(jī)理
的安全診斷方法、基于信號(hào)分析和處理的安全診
斷方法、基于模糊數(shù)學(xué)的安全診斷理論、基于神
經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的安全診斷方法。文獻(xiàn)[3] 對(duì)故障多發(fā)的關(guān)
鍵部件的故障機(jī)理進(jìn)行建模，提出了基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)?
態(tài)分解與循環(huán)平穩(wěn)分析的變頻柱塞泵故障特征提
取方法。文獻(xiàn)[4] 利用靈敏度分析和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方
收稿日期：2023-06-09
作者簡(jiǎn)介：焦云強(qiáng)，男，2013 年畢業(yè)于浙江大學(xué)控制科
學(xué)與工程專業(yè)，博士，現(xiàn)就職于石化盈科信息技術(shù)有限
責(zé)任公司，主要從事能源化工行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制與優(yōu)化、
智能硬件技術(shù)的開發(fā)與推廣應(yīng)用工作，高級(jí)工程師。電話：
18317003369，E-mail ：yunqiang.jiao@pcitc.com
柱塞泵組故障診斷和安全預(yù)警技術(shù)研究
焦云強(qiáng)，李曉宇，胡水清，宋昊爽，呂　波
（石化盈科信息技術(shù)有限責(zé)任公司，北京 100007）
摘　要：油田注水站的柱塞泵組是注水系統(tǒng)的心臟，柱塞泵組的安全穩(wěn)定運(yùn)行是油田高效注水的
關(guān)鍵，因此研究柱塞泵組安全監(jiān)測(cè)和故障預(yù)測(cè)技術(shù)具有重要意義。鑒于柱塞泵組故障表征不明顯的問(wèn)
題，通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，模擬故障實(shí)驗(yàn)進(jìn)行故障診斷和提取故障狀態(tài)特征，通過(guò)狀態(tài)上限和特征發(fā)展
預(yù)測(cè)進(jìn)行故障預(yù)警，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。提出的方法能提前1 小時(shí)進(jìn)行安全預(yù)警并對(duì)故障溯源，從而
有效保障設(shè)備的運(yùn)行安全。
關(guān)鍵詞：柱塞泵　安全監(jiān)測(cè)　故障診斷　安全預(yù)警
法，通過(guò)提取振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域特征，分析特性對(duì)
故障的敏感性，可準(zhǔn)確識(shí)別柱塞磨損程度。文獻(xiàn)[5]
應(yīng)用多種傳感器采集注水泵機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)信息，
通過(guò)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷軟件對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)
行分析，達(dá)到對(duì)油田注水系統(tǒng)中運(yùn)行的注水泵機(jī)
組進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的目的，并且在某油田注水
站實(shí)驗(yàn)取得了良好的效果。這些安全診斷方法都能
夠?qū)σ环N或者多種故障進(jìn)行診斷，但是安全事故
發(fā)生的初期，特征不明顯往往診斷效果較差。
本文采用三缸柱塞泵搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬油田
注水過(guò)程，首先對(duì)柱塞泵常見的故障類型進(jìn)行模
擬，利用流量、壓力、電功率和頻譜信息建立了
柱塞泵安全診斷系統(tǒng)，再利用PCA 和貢獻(xiàn)度方法
進(jìn)行傳感器降維，提取核心安全特征值，最后建
立設(shè)備安全度系統(tǒng)，進(jìn)行設(shè)備的提前安全預(yù)警。
1　安全診斷模型
1.1　搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
柱塞泵的型號(hào)為臥式軸柱塞泵3QP0，采集
★　石油化工安全環(huán)保技術(shù)　★ 16 2023 年第39 卷第5 期
柱塞泵振動(dòng)信號(hào)的傳感器型號(hào)為加速度傳感器
YMLN-100T。實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為水，實(shí)驗(yàn)溫度為泵的要
求溫度5~60 °C。為了充分模擬注水柱塞泵在油
田中的實(shí)際運(yùn)行情況，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速
設(shè)定為1500r/min，采樣頻率設(shè)定為3.2kHz，每
次采樣時(shí)間均為2.5s，每組故障每個(gè)傳感器采樣
大于5 次，柱塞泵出口壓力采用后端憋壓閥至額
定壓力6MPa。
綜合考慮柱塞泵振動(dòng)激勵(lì)來(lái)源、振動(dòng)傳遞路
徑、測(cè)點(diǎn)適裝性等因素，最終確定現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)傳感
器的安裝位置為：軸承缸套2 個(gè)（垂直于軸承），
底座4 個(gè)（垂直于螺栓），柱塞3 個(gè)（垂直柱塞
桿），泵頭2 個(gè)（垂直與水平方向各一個(gè)），進(jìn)出
口管路2 個(gè)（鉛錘方向），電機(jī)兩端軸承各1 個(gè)
共2 個(gè)。安裝位置如圖1 所示。
圖1　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及傳感器安裝位置
首先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，具體故障實(shí)驗(yàn)包括：泵
地腳螺栓松動(dòng)；電機(jī)地腳螺栓松動(dòng)；電機(jī)偏心；
柱塞松動(dòng)；軸瓦磨損；泵頭松動(dòng)；十字頭磨損故
障; 十字頭銷磨損故障；軸承滾珠外圈磨損；軸
承支撐架破壞；柱塞磨損；柱塞點(diǎn)蝕；泵頭彈簧
破壞；泵頭閥芯破壞；柱塞填料密封泄漏；皮帶
輪破壞。
1.2　安全診斷系統(tǒng)
通過(guò)實(shí)驗(yàn)或以往設(shè)備運(yùn)行建立故障庫(kù)，當(dāng)出
現(xiàn)新故障時(shí)，并進(jìn)行診斷推理，最終得到故障結(jié)
論。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2 所示。
在數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，原始數(shù)據(jù)的采樣頻率
為3 200 Hz。1 個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)FFT 變換獲
得0~1 600 Hz 的功率譜密度數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)以10 Hz
為1 個(gè)頻率區(qū)間，將區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)加和平均，得
到160 個(gè)頻段的數(shù)據(jù)即圖譜中一個(gè)頻譜直方圖對(duì)
應(yīng)一個(gè)向量，維度為160。而15 個(gè)傳感器都按
10Hz 繪制的頻譜直方圖對(duì)應(yīng)的是1 個(gè)15×160
維度大小的矩陣X。
（1）
每個(gè)故障診斷由15 個(gè)傳感器完成，每個(gè)傳
感器包含160 個(gè)數(shù)據(jù)矩陣。實(shí)驗(yàn)選取其中最能反
映故障特征的圖譜和其對(duì)應(yīng)的頻段數(shù)據(jù)建立標(biāo)準(zhǔn)
圖譜，方便后期的數(shù)據(jù)處理以及保證在診斷和降
維的正確率。
故障標(biāo)準(zhǔn)圖譜流程：同一故障的全部頻域信
息進(jìn)行劃分成2 個(gè)集合（集合之間互斥），其中一
個(gè)集合較大，約占總數(shù)的2/3~4/5，作為訓(xùn)練集，
剩下的作為測(cè)試集。訓(xùn)練集通過(guò)加權(quán)平均計(jì)算圖
譜，進(jìn)而得到故障的標(biāo)準(zhǔn)圖譜以及故障矩陣X¯。
（2）
式中，Xn——訓(xùn)練集中的代號(hào)為n 的數(shù)據(jù)；
　　　wn——加權(quán)因子。
1.3　在線安全診斷
按照?qǐng)D4 所示的流程進(jìn)行故障診斷，主要過(guò)
程包括前期數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、故障大類、具體故障三個(gè)
階段。
對(duì)常見的16 種柱塞泵故障進(jìn)行測(cè)試，選取
傳感器數(shù)目作為變量：測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果正確記
為1，反之記為0，將16 份測(cè)試數(shù)據(jù)加和再除以
16 得到傳感器的正確率達(dá)到81.25%。
以三柱塞填料密封泄漏的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試：計(jì)
算測(cè)試數(shù)據(jù)與故障標(biāo)準(zhǔn)圖譜的RMSE 指標(biāo)如表１
所示。
程序進(jìn)行冒泡排序得到RMSE 最小的序號(hào)為
圖2　基于故障庫(kù)的故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
★ 焦云強(qiáng)等. 柱塞泵組故障診斷和安全預(yù)警技術(shù)研究 ★ 17 2023 年第39 卷第5 期
15 輸出故障名稱為柱塞填料密封泄漏，同時(shí)得到
15 個(gè)傳感器的貢獻(xiàn)度排序，便于下面的傳感器降
維處理。進(jìn)一步進(jìn)行子故障的篩選，通過(guò)計(jì)算可
以對(duì)應(yīng)的RMSE。可以看出其中三個(gè)柱塞同時(shí)泄
漏對(duì)應(yīng)的RMSE 是最小的，表面故障為三柱塞填
料密封泄漏。
圖3　在線故障診斷流程
2　核心安全特征
考慮振動(dòng)傳感器的安裝、維護(hù)成本以及后
續(xù)設(shè)備安全度系統(tǒng)的計(jì)算成本，現(xiàn)場(chǎng)需要對(duì)振動(dòng)
傳感進(jìn)行傳感器降維，對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)
據(jù)進(jìn)行篩選。在此基礎(chǔ)上得到系統(tǒng)核心頻域特征
信號(hào)。
2.1　基于PCA 的傳感器降維
PCA（Principal Component Analysis）， 全稱
主成分分析方法，是一種應(yīng)用非常廣泛的數(shù)據(jù)降
維算法。
2.1.1　基于滑動(dòng)窗算法的樣本擴(kuò)充
由于實(shí)驗(yàn)測(cè)試的測(cè)試樣本較少，屬于一次
檢出率，因此采用滑動(dòng)窗算法對(duì)測(cè)試樣本進(jìn)行擴(kuò)
充。滑動(dòng)窗算法是通過(guò)使用特定大小的子列表，
在遍歷完整列表的同時(shí)進(jìn)行特定的操作，以降低
循環(huán)的嵌套深度。
2.1.2　基于PCA 的降維流程
基于PCA 的降維具體步驟如下：
1）原始數(shù)據(jù)通過(guò)滑動(dòng)窗算法變成m 個(gè)樣本。
2）零均值化
（3）
3）計(jì)算協(xié)方差矩陣
（4）
式中
表1　測(cè)試數(shù)據(jù)與故障標(biāo)準(zhǔn)圖譜的RMSE 指標(biāo)
故障編號(hào)1 2 3 4 5 6 7 8
RMSE 1.27E-04 1.66E-04 2.61E-04 8.45E-05 1.51E-04 5.59E-05 1.26E-04 9.15E-05
故障編號(hào)9 10 11 12 13 14 15 16
RMSE 5.12E-04 7.01E-05 6.35E-05 1.08E-04 1.40E-04 6.02E-05 2.75E-05 1.01E-04
表2　傳感器貢獻(xiàn)度排序
傳感器貢獻(xiàn)度排序15 2 1 10 6 4 7 9 14 8 5 12 13 3 11
表3　測(cè)試數(shù)據(jù)與子故障標(biāo)準(zhǔn)圖譜的RMSE 指標(biāo)
故障類型３個(gè)柱塞填料密封泄漏中間和西邊柱塞填料密封泄漏中間柱塞填料密封泄漏
RMSE 2.75E-05 2.97E-05 4.20E-05
★　石油化工安全環(huán)保技術(shù)　★ 18 2023 年第39 卷第5 期
4）計(jì)算協(xié)方差矩陣的特征值及對(duì)應(yīng)的特征
向量
（5）
式中，λ——特征值；
　　　P——特征向量。
5）特征值從大到小排列
（6）
6）將特征向量按對(duì)應(yīng)特征值大小從上到下
按行排列成矩陣，取前k 行組成矩陣P' ；
（7）
7）將最大特征值對(duì)應(yīng)特征向量的最大3 個(gè)
圖4　基于PCA 的降維流程圖
元素位置進(jìn)行輸出。具體如表4。
綜上，通過(guò)PCA 降維算法，僅需3 填料函
東、5 填料函西、6 泵頭正上方、8 出口管線、9
地腳西北;、13 曲軸西、14 地腳西南7 個(gè)位置的
傳感器便可檢測(cè)出16 種故障。
2.2　基于貢獻(xiàn)度的傳感器降維
故障庫(kù)是16 種故障的圖譜組成，在診斷過(guò)
程中RMSE 指標(biāo)貢獻(xiàn)度小的，在診斷過(guò)程中可以
不進(jìn)行考慮，現(xiàn)場(chǎng)分別對(duì)每個(gè)故障進(jìn)行RMSE 貢
獻(xiàn)度判別，舍棄RMSE 指標(biāo)中影響可以忽略的傳
感器，進(jìn)行傳感器降維。
基于貢獻(xiàn)度的傳感器降維算法流程如下：
輸入： 具有故障標(biāo)記的測(cè)試數(shù)據(jù)樣本集
（N 為樣本總數(shù)）；故障
庫(kù)故障標(biāo)準(zhǔn)圖版及數(shù)據(jù)
標(biāo)準(zhǔn)圖版繪制頻率區(qū)間間隔In
核心傳感器數(shù)目s。
輸出：故障分類正確率P，所有故障的核心
傳感器集合T
步驟一：對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)樣本集合每個(gè)樣本按進(jìn)
行FFT 變換獲得頻譜圖及頻譜數(shù)據(jù)；
步驟二：按照頻率區(qū)間間隔In 對(duì)步驟一獲得
的頻譜圖及數(shù)據(jù)按區(qū)間平均獲得頻譜直方圖；
步驟三：故障診斷流程中，比對(duì)故障庫(kù)中的每
個(gè)標(biāo)準(zhǔn)故障數(shù)據(jù)按照公式
計(jì)算調(diào)和平均RMSE，其中第i 個(gè)故障對(duì)應(yīng)的RMSEi
的計(jì)算選取所有傳感器構(gòu)成的（其
中M 代表所有傳感器的集合）中選取數(shù)值最小的
個(gè)傳感器構(gòu)成集合M¯。
表4　基于PCA 算法的降維結(jié)果
故障
名稱
十字
頭磨
損
十字
頭銷
磨損
軸承
支架
破壞
軸承
滾珠
外圈
磨損
柱塞
填料
泄漏
柱塞
松動(dòng)
柱塞
點(diǎn)蝕
柱塞
磨損
傳感器位置13;3;6 3;8;6 6;3;8 6;3;13 3;13;6 5;13;6 9;13;5 5;6;8
故障
名稱
機(jī)泵
地腳
螺栓
松動(dòng)
泵頭
彈簧
破壞
泵頭
松動(dòng)
泵頭
閥芯
破壞
電機(jī)
偏心
電機(jī)
地腳
螺栓
松動(dòng)
皮帶
磨損
軸瓦
磨損
傳感器位置3;6;8 3;8;6 14;5;6 13;3;5 6;3;13 6;3;13 3;8;6 3;9;8
★ 焦云強(qiáng)等. 柱塞泵組故障診斷和安全預(yù)警技術(shù)研究 ★ 19 2023 年第39 卷第5 期
步驟四：按照故障診斷流程對(duì)所有數(shù)據(jù)樣本
進(jìn)行診斷輸出故障，并統(tǒng)計(jì)在s 個(gè)核心傳感器選
擇下的正確率。
步驟五：不同的故障對(duì)應(yīng)的核心傳感器不
同，統(tǒng)計(jì)所有故障所需的s 個(gè)傳感器，并輸出最
后的所有故障需要的核心傳感器的集合即完成傳
感器的降維。
對(duì)常見的16 種柱塞泵故障進(jìn)行測(cè)試，選取
傳感器數(shù)目作為變量：測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果正確記
為1，反之記為0，將16 份測(cè)試數(shù)據(jù)加和再除以
16 得到傳感器的正確率如表5 所示。
表5　選取不同的傳感器及按不同間隔繪制直方圖對(duì)應(yīng)的
故障分類正確率
傳感器數(shù)目1 2 3 4 5
正確率0.8125 0.8125 0.8125 0.8125 0.8125
每種故障需要的傳感器位置是不同的，找到
所需的所有傳感器位置。
表6　選取傳感器數(shù)目對(duì)所需傳感器總數(shù)的影響
傳感器
數(shù)目
1 2 3 4 5
需要傳感
器的位置
[3;5;6;9] [3;4;5;6;
9;12;13]
[3;4;5;6;8;9;
10;12;13]
[1;3;4;5;6;
8;9;10;11;
12;13;14]
[1;3;4;5;6;
8;9;10;11;
12;13;14]
綜上，通過(guò)兩種方法進(jìn)行交叉驗(yàn)證，選取3
填料函東、5 填料函西、6 泵頭正上方、8 出口管
線、9 地腳西北、13 曲軸西、14 地腳西南7 個(gè)位
置的傳感器便可檢測(cè)出16 種故障。
2.3　核心安全特征
柱塞泵的振動(dòng)通常是由軸承周期性旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)
缸體產(chǎn)生的。故障時(shí)震動(dòng)信號(hào)的頻譜分析圖中功
率譜會(huì)在某個(gè)頻率上出現(xiàn)尖峰。
以軸承支架破壞為例進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)首先通
過(guò)信號(hào)處理得到故障頻譜和正常頻譜的對(duì)比如圖
5 所示。對(duì)此信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，可以得到傳感
器5 在1 400 Hz 頻率附近有明顯的幅值變化。
3　設(shè)備安全度系統(tǒng)
3.1　設(shè)備安全度系統(tǒng)
建立安全度指標(biāo)作為柱塞泵預(yù)警的量化指
標(biāo)。通過(guò)某指標(biāo)實(shí)際值和故障閾值計(jì)算該指標(biāo)的
破壞度，將關(guān)鍵參數(shù)的破壞度加權(quán)平均計(jì)算得到
總體破壞度，最終轉(zhuǎn)換為設(shè)備安全度值作為直觀
表征。
計(jì)算柱塞泵實(shí)際信號(hào)與閾值的誤差，每個(gè)參
數(shù)的誤差反映了該參數(shù)破壞的程度，整體的破壞
圖5　軸承支架破壞傳感器5 頻譜
表7　核心頻域信號(hào)頻率
傳感器頻率
故障代碼
傳感器位置
3 5 6 8 9 13 14
1 1 400 1 400 1 400 1 200 1 400
2 1 500 1 500 1 200
3 1 500 1 500 1 500 1 200
4 1 500 1 500 1 500
5 1 500 1 500 1 500
6 1 400 1 400 1 200
7 1 400 1 600 1 400 1 000
8 1 500 800
9 1 400 1 400 1 400 1 200 1 200 1 400
10 1 500 1 500 1 500 1 500
11 1 400 1 400 1 400 1 400 1 400
12 1 300 1 300 1 300 1 200
13 1 500 1 500 1 500
14 1 500 1 500 1 200 1 500 1 200
15 1 400 1 400
16 1 500 1 500 1 500
★　石油化工安全環(huán)保技術(shù)　★ 20 2023 年第39 卷第5 期
度公式為
（8）
式中，n——參數(shù)的個(gè)數(shù)；
　　　wi——權(quán)重參數(shù)；
　　　xi——第i 個(gè)參數(shù)的實(shí)際值；
　　　x˙i——第i 個(gè)參數(shù)的閾值。
柱塞泵的破壞度反應(yīng)了整體的安全度，通過(guò)
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立安全度和破壞度的關(guān)系。安全度的
公式如下：
（9）
式中，H——設(shè)備安全度。
如圖6 所示，故障初期安全度下降較慢，后
期越來(lái)越快。實(shí)驗(yàn)結(jié)合注水站歷史數(shù)據(jù)和專家經(jīng)
驗(yàn)，選取了50% 作為報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)，30% 作為強(qiáng)制
停機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，采用時(shí)間預(yù)測(cè)模型對(duì)實(shí)時(shí)設(shè)備安全度
進(jìn)行預(yù)測(cè)，并結(jié)合停機(jī)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)剩余時(shí)間，對(duì)變
化趨勢(shì)進(jìn)行判斷，從而合理安排生產(chǎn)與維護(hù)。
圖6　設(shè)備監(jiān)控度曲線
3.2　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)在東營(yíng)某油田注水站上線運(yùn)行，運(yùn)行期
間對(duì)智能分析模型和系統(tǒng)功能持續(xù)進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)
化，在半年的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)柱塞泵故障
10 起，準(zhǔn)確率達(dá)到80％以上，平均提前1 h，實(shí)
現(xiàn)了不停機(jī)注水維修，有效降低了柱塞泵故障
率，并延長(zhǎng)壽命。
2022 年8 月12 日安全度下降到49.5%，故
圖7　8 月12 日傳感器故障時(shí)頻譜圖
★ 焦云強(qiáng)等. 柱塞泵組故障診斷和安全預(yù)警技術(shù)研究 ★ 21 2023 年第39 卷第5 期
障診斷為柱塞磨損故障如圖7 所示，系統(tǒng)及時(shí)
報(bào)警， 經(jīng)維護(hù)專家檢測(cè)分析后確認(rèn)故障。隨
后， 現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)進(jìn)行維護(hù)， 啟用備用泵， 避免
了故障停機(jī)。修復(fù)后柱塞泵安全度達(dá)到90%
以上。
4　結(jié)　語(yǔ)
本文通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬柱塞泵實(shí)際工作
情況，通過(guò)在柱塞泵上加裝多傳感器的方法，對(duì)
柱塞泵安全監(jiān)測(cè)進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)首先利用頻譜信
息對(duì)故障進(jìn)行診斷，同時(shí)建立振動(dòng)傳感器的降維
方法，使得傳感器數(shù)量從15 個(gè)減少到7 個(gè)；然
后基于此提取出來(lái)核心特征，建立設(shè)備安全度系
統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的安全預(yù)警。該方法具有實(shí)際應(yīng)
用價(jià)值，可切實(shí)降低柱塞泵的安全隱患，為實(shí)現(xiàn)
注水機(jī)組的故障預(yù)警和提高注水機(jī)組的安全性提
供了一條新的路徑。
參考文獻(xiàn)：
[1] 陳冠諭. 油田注水設(shè)備的選擇及使用[J]. 化
學(xué)工程與裝備，2019（04）:167-168.
[2] 李本法. 油田柱塞泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警系
統(tǒng)的研究[D]. 大連理工大學(xué)，2016.
[3] Shijie Deng，Liwei Tang，Xujun Su，Jinli
Che. Fault Diagnosis Technology of Plunger
Pump based on EMMD-Teager[J]. International
Journal of Performability Engineering，
2019，15（7）:1912-1919.
[4] Zhendong Du，Jianmin Zhao，Xinghui
Zhang. A recognition method of plunger wear
degree of plunger pump using probability neural
network[J]. Vibroengineering Procedia，
2017，14:45-50.
[5] 侯永強(qiáng). 注水泵機(jī)組在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系
統(tǒng)研究[D]. 大慶石油學(xué)院，2010.
4　結(jié)　語(yǔ)
有效的管理追溯，不僅是規(guī)范崗位標(biāo)準(zhǔn)化
操作過(guò)程的利刃，也是對(duì)各個(gè)層級(jí)管理行為的約
束。從某公司以往發(fā)生的事故案例來(lái)看，事故發(fā)
生的主要原因是管理責(zé)任不落實(shí)所導(dǎo)致的。同時(shí)
管理追溯也是進(jìn)一步完善安全管理體系的依據(jù)，
是完善安全生產(chǎn)管理鏈的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它有效
約束著監(jiān)督、管理、操作等行為，只有對(duì)各個(gè)層
級(jí)形成約束力，有效發(fā)揮制約作用，促進(jìn)形成合
力，實(shí)現(xiàn)人人有責(zé)，層層負(fù)責(zé)，齊抓共管的良好
局面，才能遏制重復(fù)問(wèn)題和嚴(yán)重問(wèn)題的出現(xiàn)，進(jìn)
一步加快實(shí)現(xiàn)自主化管理進(jìn)程。
參考文獻(xiàn)：
[1] 中華人民共和國(guó). 中華人民共和國(guó)安全生
產(chǎn)法（2021 修訂版）[EB/OL]. (2021-11-23)
[2022-09-06]. http://wsjkw.hangzhou.gov.cn/
art/2021/11/23/art_1229129328_58928511.html.
[2] 孫婷婷. 身份的建構(gòu)與消解：朱迪斯? 巴特
勒的述行理論與文化實(shí)踐[D]. 成都：四川
大學(xué)，2012.
[3] 徐秀華，蔡文遠(yuǎn)，童國(guó)慶，等. 遵循ASPICE
指導(dǎo)增程器控制系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程初探：
第19 屆亞太汽車工程年會(huì)暨2017 中國(guó)汽車
工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C]. 2017 ：1320-1326.
[4] 李建華，竇世帆. 深化OHSE 體系運(yùn)行、創(chuàng)
新安全管理方法——安塞油田加強(qiáng)HSE 管
理工作實(shí)踐與探索：第十屆全國(guó)信息技術(shù)
化工應(yīng)用年會(huì)論文集[C]. 2005 ：165-168.
[5] 張遼，王俊杰. 顛覆性技術(shù)創(chuàng)新及其產(chǎn)業(yè)化：
理論追溯、趨向研判與研究啟示[J]. 經(jīng)濟(jì)體
制改革，2021（6）：106-111.
（上接第14 頁(yè)）
technological innovation and technical service projects of
refining and chemical enterprises, coupled with activities
such as joint experiments of outsourcing units and joint
postgraduate training of schools and enterprises, the safety
management of enterprise research institutes is facing
more complex situation and severe challenges. This paper
combs the safety work characteristics of the research
institute of refining and chemical enterprises. Taking the
laboratory safety management of the Research Institute
of Liaoyang Petrochemical Company as an example, it
provides case support for the optimization of laboratory
safety management mode through the customization of
safety education, centralized storage of hazardous chemicals,
scientific treatment of waste solid and waste liquid
and informatization of reagents and drugs.
Key words: refining and chemical enterprise research institute;
scientific research safety management; hazardous
waste treatment; reagent management informatization
APPLICATION OF MANAGEMENT TRACEABILITY
IN IMPROVING ENTERPRISE SAFETY
MANAGEMENT[12]
Gao Feng, Li Zhiming, Chen Shi.(Cementing Company
of CNPC Greatwall Drilling Co., Ltd., Panjin, Liaoning,
124010)
Abstract: In order to promote all staff to perform their
duties and fulfill their responsibilities and solve the
long-standing problem of repeated occurrence and repeated
offenses after repeated investigations in safety
management, one company has introduced management
traceability safety system and carried out exploration
and practice of the system. This paper expounds the
importance of management traceability in current safety
management. It also elaborates how to effectively carry
out safety management traceability, define the responsibility
boundary, performance content and accountability
situation. In the end, the paper analyzes the important
factors affecting traceability through practical application
cases of management traceability in safety management,
aiming to provide reference for enterprises to
improve safety management.
Key words: management traceability; line responsibility;
HSE system
ON FAULT DIAGNOSIS AND SAFETY WARNING
TECHNOLOGY OF PLUNGER PUMP
GROUP[15]
Jiao Yunqiang, Li Xiaoyu, Hu Shuiqing, Song Haoshuang,
Lyu Bo.(Petro-Cyber Works Information Technology
Co., Ltd., Beijing, 100007)
Abstract: The plunger pump group of oilfield water injection
station is the heart of water injection system, and
the safe and stable operation of the plunger pump group
is the key to the efficient water injection of oilfields. Thus
it is of great significance to study the safety monitoring
and fault prediction technology of the plunger pump
group. In view of the problem that the fault characterization
of the plunger pump group is not obvious, this paper
establishes an experimental platform, simulates the fault
experiments for fault diagnosis and extracts fault state
ABSTRACTS PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY
Bimonthly. 20 Oct. 2023 Vol. 39 No. 5 ·Ⅰ·
DISCUSSION ON ON-SITE HSE SUPERVISION
MODE FOR KEY CAPACITY CONSTRUCTION
PROJECTS OF OIL AND GAS FIELD COMPANIES[1]
Wei Dong1, Li Changyong1, He Guosong1, Li Ke2.(1.PetroChina
Southwest Oil &amp;amp; Gas Field Company, Chengdu,
Sichuan, 610041; 2. Sichuan Baoshihua Xinsheng
Oil and Gas Operation Service Co., Ltd., Chengdu,
Sichuan, 610056)
Abstract: At present, the efforts of domestic oil and gas
exploration and development are being fully accelerated.
Some key production capacity construction projects are
characterized by tight schedules, high construction difficulties
and risks, so safety supervision is particularly important.
Aiming at the key capacity construction projects,
the HSE Supervision Center of an oil and gas field company
explores the on-site HSE supervision mode, adopts
measures and methods such as setting up an on-site supervision
department to carry out basic-level supervision,
introducing the“ outsourcing of supervision business” to
strengthen the HSE supervision force, standardizing the
supervision procedure to ensure that the performance of
duties is put in place, establishing a hierarchical communication
mechanism based on the risk level of the problem,
and promoting system rectification and eliminating
hidden dangers, etc., so as to prevent and resolve the
risks of safe production in the construction projects.
Key words: capacity construction project; on-site HSE
supervision; supervision mode; safety risk
ON SAFE POWER SUPPLY IN SHALE OIL
DEMONSTRATION AREA[4]
Wang Ying1, Wang Jinlong2.(1. Daqing Oilfield Quality
Safety and Environmental Protection Supervision and
Evaluation Center, Daqing, Heilongjiang, 163712; 2.
Daqing Oilfield Design Institute Co., LTD., Daqing,
Heilongjiang, 163712)
Abstract: One million-ton shale oil demonstration area
in China is about to enter the stage of large-scale development.
However, the power grid in the demonstration
area is weak, facing the problems of safety reliability
and insufficient power supply capacity, which cannot
meet the demand of new production capacity for electricity.
Therefore, a detailed analysis of electricity demand
and power supply status has been carried out in
the shale oil demonstration area. On this basis, the construction
scheme of power supply system is studied in a
targeted way, and the safety precautions of transmission
lines and substations are put forward accordingly. This
provides strong power support for the early development
and effectiveness of the demonstration area.
Key words: shale oil; demonstration area; power supply;
selective preference; circuit; converting station
SAFETY EXPLORATION AND PRACTICE OF
REFINING AND CHEMICAL ENTERPRISE RESEARCH
INSTITUTE[9]
Huang Rongfu, Su Changzhi, Yu Chunjiang, Shen Haitao,
Wang Yongnian, Huang Xingpeng.(PetroChina Liaoyang
Petrochemical Company, Liaoyang, Liaoning, 111003)
Abstract: With the increasing tasks of scientific and
features, and conducts fault warning through state upper
limit and feature development prediction. Finally, experimental
verification shows that the proposed method can
provide safety warning and traceability of faults one hour
in advance, which can effectively guarantee the operation
safety of the equipment.
Key words: plunger pump; safety monitoring; fault diagnosis;
safety warning
ANALYSIS OF SAFETY AND ENVIRONMENTAL
PROTECTION TECHNICAL STANDARDS
FOR TANK BREATHER VALVES AT HOME AND
ABROAD[22]
Qiu Chunxia1, Zhang Yan2,Wang Xinhua3.(1. Transportation
Emission Control and Monitoring Technology
Laboratory, Transport Planning and Research Institute,
Ministry of Transport, Beijing, 100088; 2. Nanjing Protego
Safe Equipment Engineering Co., Ltd., Shanghai,
200120;3.Guangdong Polytechnic Normal University,
Guangzhou,510000)
Abstract: This paper introduces the worldwide development
process and technologies of breather valves in
the field of storage and transportation. It analyzes the
current status of atmospheric pollution by VOCs emitted
from breather valve leakage. It compares the differences
in product standards, safety and environmental protection
performance, and detection technologies between
developed countries and China. Then the paper puts
forward suggestions for the development of China’s
breather valve standards and safety and environmental
protection technology, including upgrading the relevant
contents of China’s breather valve technical standards
and specifications, developing homemade safe and environment-
friendly breather valves and so forth. The paper
also explores the ways to improve the safety performance
of oil and chemicals in the field of storage and transportation,
especially the breather valves of the tanks, as well
as the effective emission reduction of VOCs.
Key words: storage tank; breather valve; safety and environmental
protection; standard
HAZARDOUS FACTORS DURING LIQUEFIED
PETROLEUM GAS STORAGE AND TRANSPORTATION
AND COUNTERMEASURES[26]
Wu Yizhe1, Liu Liu1, Wu Yingying2.(1. PipeChina Southwest
Pipeline Company, Chengdu, Sichuan, 610000; 2.
PetroChina Liaoyang Petrochemical Company, Liaoyang,
Liaoning, 111003)
Abstract: Because of its high calorific value, no smoke,
no carbon residue and convenient operation, liquefied
petroleum gas (LPG) is a versatile chemical that is increasingly
making its way into the realm of people’s
lives. Due to its special physicochemical properties,
there are safety risks in its storage and transportation
process. For the safe storage and transportation of LPG,
targeted safety measures should be taken according to
the storage and transportation characteristics of LPG so
as to ensure the safe use of LPG in essence. By analyzing
the storage mode and transportation way of LPG,
it is pointed out that fire, explosion, static electricity,
poisoning and frostbite in the storage and transportation
process are all dangerous and harmful factors that
may cause accidents. Targeted prevention and control
against these factors can greatly reduce the risk factors
in the storage and transportation process of LPG.
Key words: liquefied petroleum gas/LPG; hazardous
factors; countermeasures
OPTIMIZATION AND INDUSTRIAL APPLICATION
OF PROCESS ANTI-CORROSION MEASURES
FOR CORROSION INHIBITOR[28]
Ma Hongjie1, Zuo Yongguang2, Wu Shichang3, Liu
Zhicun2, Xue Hongyan1. (1.Research Institute of Petrochina
Dushanzi Petrochemical Company，Dushanzi,
Xinjiang, 833699; 2.Equipment Division of Petrochina
Dushanzi Petrochemical Company，Dushanzi, Xinjiang,
833699; 3.Ethylene Plant of Petrochina Dushanzi
Petrochemical Company，Dushanzi, Xinjiang, 833699)
Abstract: The corrosion of equipment and pipeline was
serious in the top tower system of eliminator of carbon
5 in the gasoline hydrogenation unit of certain company
and the corrosion mechanism was wet hydrogen sulfide
corrosion. The poor performance of the original corrosion
inhibitor, the improper injection dose and the location
of the injection point were the main influencing
factors resulting in unsatisfactory anti-corrosion effect
of corrosion inhibitor injection process at the top of the
tower. The results of the evaluation on the performance
of the original tower top corrosion inhibitor show that
the maximum corrosion rate of the corrosion inhibitor
was only 52.54%, the anti-corrosion effect was poor, so
the corrosion inhibitor was not suitable for the corrosive
environment of the top part of the depentanizer. Later,
the company optimized the process anti-corrosion
measures to deal with the influencing factors covering
the corrosion inhibitor performance, dose and injection
point location. And the application results indicate that
the wet hydrogen sulfide corrosion was controlled effectively;
the pH value of condensate water increased to
7.0 ~ 9.0, the average iron content dropped to 3.3 mg/
L and there was slight corrosion in the equipment and
pipeline of the tower top corrosion system.
Key words: pyrolysis gasoline hydrogenation unit; process
anti-corrosion; corrosion inhibitor; wet hydrogen
sulfide corrosion
SAFETY RISK ANALYSIS AND PREVENTION
AND CONTROL OF DEFLAGRATION ACCIDENTS
IN CRUDE BENZENE TANKS[32]
Zhang Hui1, Jia Beibei2.(1.Yangmei Group Nagu
(Shanxi) Aerogel Technology Innovation City Management
Co., LTD., Yangquan, Shanxi, 045000;2. Safety
Production Management Department, Shanxi Yangmei
Chemical Machinery (Group) Co., Ltd., Taiyuan,
Shanxi, 030006)
Abstract: Fire work of the nitrogen protection pipeline
of crude benzene storage tank in a company triggered
a deflagration accident in the crude benzene tank. This
paper analyzes the safety risks from the aspects of tank
design, operation process of the crude benzene tank, fire
ABSTRACTS PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY
Bimonthly. 20 Oct. 2023 Vol. 39 No. 5 ·Ⅱ·

網(wǎng)友評(píng)論 more

機(jī)械安全論文最新內(nèi)容

05-29