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中图分类号：TE974.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0355-01
输油泵机组是原油传输系统的关键设备。设备能否安全运行关乎到整个企业生产是否正常运作。在实际生产中大型机组容易发生电机过热、过电流、泵温过高、振动大、密封泄漏等多种故障。而目前国内对大型设备状态进行监测和故障诊断的研究尚处于起步阶段。多数关键的机组设备还以计划维修、定期保养为主，尚缺少远程监控和相应的保护系统。计划维修带有一定盲目性，无形之中增加了维修成本，降低了工作效率，有些安全隐患也很难即时发现。
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监督控制系统是以计算机技术、网络技术和现代控制理论为基础的生产过程控制与调度自动化系统。系统通过对现场运行设备和工况的监督和控制，以实现数据采集、设备控制、状态检测等功能，能够对泵组进行安全监测，实时反映泵组的运行状态，并且对有故障或者潜在故障的设备进行实时故障分析，在此基础上添加相应的各项保护，从而实现机组运行全天候、全方位的监控和保护，保证生产的顺利运行。通过准确定位输油泵机组的潜在故障因素，也为制定维护措施提供必要的依据，从而避免定期维修，实现科学的具有预制性的“视情维修”，节约成本。
我处的输油泵机组采用了上海福克斯波罗公司的SCADA系统，由远程IO站、逻辑处理单元、通信系统、上位管理站及计算机网络构成。采用成熟的冗余结构，由一对冗余的处理器单元和远程IO单元组成，所有现场信号通过传感器、IO采集单元、逻辑处理单元、通讯单元、上位机系统实现了现场工况监测、信号分析处理、数据处理、故障诊断等工作。系统可通过Mobdus Plus总线进行通讯扩展，实现与其它第三方设备的通讯接口，并可通过网络及路由可实现大
型集中控制，具备多层控制的功能。此结构的优点是系统便于控制，扩展容易。系统图如下：
针对泵机组的参数采集与控制，主要有泵体、电机即其它参数的采集与控制，包括几类信号：RTD（热电阻）信号、AI（4～20mA）信号、DI（开关量输入）信号、DO（开关量输出）信号。主要工艺参数参数包括：
泵及电机各监测点温度，共有9个温度监测点，包括电机定子温度、轴承温度、泵密封温度等温度点，监测各主要运行温度点；
振动监测，共2个振动检测，电机端振动、泵端振动；
压力监测，共3个压力监测点，监控泵入口、出口运行压力及过滤器前后差压等；
泄漏监测，共1个监测点，主要为泵泄漏监测；
这些现场接收到的信号，被转换为模拟信号上传至PLC，或者通过通讯总线上传至PLC，再通过以太网（modbus）传送到上位操作员站（HMI），能够实时显示机泵运行的状态，了解输油状态。系统中还包含了三台机组出口阀门开启度的最优控制； 各测点越限时声光报警和打印、断电保护； 人机对话的图形显示、参数统计和各种报表的打印。系统的故障分析是对采集数据信息进行时域分析，频域分析，小波分析等科学分析，通过一定的算法和历史数据积累，提供潜在的故障报警。
在SCADA系统对运行数据进行实时监测的基础上，根据设备工艺特性及运行工况情况，我们对输油泵机组提供了针对性的报警及保护，主要分为两类：参数涉及超限报警及超高限联锁保护停机、参数只涉及超限报警不参与超高限联锁保护停机：
为保证信号的可靠性，在保护逻辑运行中加入了现场信号的智能处理，滤除扰动信号及误信号，避免系统联锁保护误动作。扰动信号及干扰使用数字滤波的方法进行处理，依据不同的运行参数设置不同的滤波时间，达到既可保证信号的响应时间要求又可保证滤除干扰的目的。误信号的智能处理主要包括温度和压力两种信号，系统采集A/D转化处理的原理为线性分析与处理，当信号出现异常情况时A/D转换可能就会出现误信号，温度出现断路时采集温度值会引入一个错误的极大值，压力信号出现断路时会引入一个错误的极小值，如果不加以识别与处理，将会带来系统的联锁误动作，针对这两种情况，通过程序中加入逻辑判断，保证信号在可靠的有效区域内进行报警与联锁的逻辑保护。图2为系统逻辑图。
具体来说，有下面几个典型的监控和保护案例：
1、我们在输油泵电机和转轴点安装了一套振动信号采集传感系统，对传感器采集回来的原始信号先进行预处理，去除异常点，消除引起误差的趋势项，并做线性滤波。当机组的旋转部件（包含驱动电机转子、泵轴、叶轮、轴承等），高速运转时，各个部件都以不同的频率振动，其中任何一个部件出现异常，便以其特有的頻率加剧振动。这些频率数据被送到上位机，通过分析振动主频率与转子的转速（基频）之间的关系，当振动超10mm/s值时，可以认为其中某个部件存在故障隐患，需要安排维修。
2、我们在泵壳安装了温度保护装置。根据对历史数据的分析，泵叶轮的旋转剪切作用会将泵送介质的温度提高3～5 度， 我们根据油品的最高温度来确定泵壳的最终保护温度， 防止因油品汽化对叶轮造成损伤， 同时可以避免因夏季高温而经常发生保护性甩泵。
3、xxxx
输油泵机组SCADA监控系统自2011年11月现场安装正式运行以来， 工作稳定可靠。由于对机组进行了实时监控， 使机组始终在最佳工况下运行， 及时发现和排除了多次事故隐患，同时设备的视情维修也节约了大量成本。我们这些年的SCADA系统实践经验同时表明，在现场实际操作输油泵机组的过程中， 应充分了解设备的性能以及各种保护设定值。根据现场实际情况， 灵活选择运行方式和控制方式， 这样才能确保输油泵机组安全平稳运行， 从而保证整个管道系统的稳定运行。
输油泵机组是原油传输系统的关键设备。设备能否安全运行关乎到整个企业生产是否正常运作。在实际生产中大型机组容易发生电机过热、过电流、泵温过高、振动大、密封泄漏等多种故障。而目前国内对大型设备状态进行监测和故障诊断的研究尚处于起步阶段。多数关键的机组设备还以计划维修、定期保养为主，尚缺少远程监控和相应的保护系统。计划维修带有一定盲目性，无形之中增加了维修成本，降低了工作效率，有些安全隐患也很难即时发现。
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监督控制系统是以计算机技术、网络技术和现代控制理论为基础的生产过程控制与调度自动化系统。系统通过对现场运行设备和工况的监督和控制，以实现数据采集、设备控制、状态检测等功能，能够对泵组进行安全监测，实时反映泵组的运行状态，并且对有故障或者潜在故障的设备进行实时故障分析，在此基础上添加相应的各项保护，从而实现机组运行全天候、全方位的监控和保护，保证生产的顺利运行。通过准确定位输油泵机组的潜在故障因素，也为制定维护措施提供必要的依据，从而避免定期维修，实现科学的具有预制性的“视情维修”，节约成本。
我处的输油泵机组采用了上海福克斯波罗公司的SCADA系统，由远程IO站、逻辑处理单元、通信系统、上位管理站及计算机网络构成。采用成熟的冗余结构，由一对冗余的处理器单元和远程IO单元组成，所有现场信号通过传感器、IO采集单元、逻辑处理单元、通讯单元、上位机系统实现了现场工况监测、信号分析处理、数据处理、故障诊断等工作。系统可通过Mobdus Plus总线进行通讯扩展，实现与其它第三方设备的通讯接口，并可通过网络及路由可实现大
型集中控制，具备多层控制的功能。此结构的优点是系统便于控制，扩展容易。系统图如下：
针对泵机组的参数采集与控制，主要有泵体、电机即其它参数的采集与控制，包括几类信号：RTD（热电阻）信号、AI（4～20mA）信号、DI（开关量输入）信号、DO（开关量输出）信号。主要工艺参数参数包括：
泵及电机各监测点温度，共有9个温度监测点，包括电机定子温度、轴承温度、泵密封温度等温度点，监测各主要运行温度点；
振动监测，共2个振动检测，电机端振动、泵端振动；
压力监测，共3个压力监测点，监控泵入口、出口运行压力及过滤器前后差压等；
泄漏监测，共1个监测点，主要为泵泄漏监测；
这些现场接收到的信号，被转换为模拟信号上传至PLC，或者通过通讯总线上传至PLC，再通过以太网（modbus）传送到上位操作员站（HMI），能够实时显示机泵运行的状态，了解输油状态。系统中还包含了三台机组出口阀门开启度的最优控制； 各测点越限时声光报警和打印、断电保护； 人机对话的图形显示、参数统计和各种报表的打印。系统的故障分析是对采集数据信息进行时域分析，频域分析，小波分析等科学分析，通过一定的算法和历史数据积累，提供潜在的故障报警。
在SCADA系统对运行数据进行实时监测的基础上，根据设备工艺特性及运行工况情况，我们对输油泵机组提供了针对性的报警及保护，主要分为两类：参数涉及超限报警及超高限联锁保护停机、参数只涉及超限报警不参与超高限联锁保护停机：
为保证信号的可靠性，在保护逻辑运行中加入了现场信号的智能处理，滤除扰动信号及误信号，避免系统联锁保护误动作。扰动信号及干扰使用数字滤波的方法进行处理，依据不同的运行参数设置不同的滤波时间，达到既可保证信号的响应时间要求又可保证滤除干扰的目的。误信号的智能处理主要包括温度和压力两种信号，系统采集A/D转化处理的原理为线性分析与处理，当信号出现异常情况时A/D转换可能就会出现误信号，温度出现断路时采集温度值会引入一个错误的极大值，压力信号出现断路时会引入一个错误的极小值，如果不加以识别与处理，将会带来系统的联锁误动作，针对这两种情况，通过程序中加入逻辑判断，保证信号在可靠的有效区域内进行报警与联锁的逻辑保护。图2为系统逻辑图。
具体来说，有下面几个典型的监控和保护案例：
1、我们在输油泵电机和转轴点安装了一套振动信号采集传感系统，对传感器采集回来的原始信号先进行预处理，去除异常点，消除引起误差的趋势项，并做线性滤波。当机组的旋转部件（包含驱动电机转子、泵轴、叶轮、轴承等），高速运转时，各个部件都以不同的频率振动，其中任何一个部件出现异常，便以其特有的頻率加剧振动。这些频率数据被送到上位机，通过分析振动主频率与转子的转速（基频）之间的关系，当振动超10mm/s值时，可以认为其中某个部件存在故障隐患，需要安排维修。
2、我们在泵壳安装了温度保护装置。根据对历史数据的分析，泵叶轮的旋转剪切作用会将泵送介质的温度提高3～5 度， 我们根据油品的最高温度来确定泵壳的最终保护温度， 防止因油品汽化对叶轮造成损伤， 同时可以避免因夏季高温而经常发生保护性甩泵。
3、xxxx
输油泵机组SCADA监控系统自2011年11月现场安装正式运行以来， 工作稳定可靠。由于对机组进行了实时监控， 使机组始终在最佳工况下运行， 及时发现和排除了多次事故隐患，同时设备的视情维修也节约了大量成本。我们这些年的SCADA系统实践经验同时表明，在现场实际操作输油泵机组的过程中， 应充分了解设备的性能以及各种保护设定值。根据现场实际情况， 灵活选择运行方式和控制方式， 这样才能确保输油泵机组安全平稳运行， 从而保证整个管道系统的稳定运行。