发布日期：2022/12/29

应用领域
石油化工

挑战
对于石油化工行业中泵站机组的振动测试，工程师通常会遇到一些挑战…

挑战一 系统便携性
泵站机组与石油钻井的分布有关。通常石油在某一地区的分部并不均匀，钻井的分布受石油分部影响也较为分散。测试工程师经常要携带测试设备奔赴不同的地点对泵站机组设备进行测试。测试设备的便携性成为泵站测试系统的一大挑战。

挑战二 系统供电
泵站机组所在户外环境情况和条件不一，多数环境很难为测试设备提供独立供电条件。机组震动测试通常需要持续数十秒至数分钟。为测试系统提供数十分钟持续的电源成为泵站机组测试的另一个挑战。

挑战三 数据传输
某些环境下，测试系统中数据采集设备与上位机距离较远从几米至几十米不等，设备布局也较为复杂。数采设备与上位机数据传递成为了泵站机组测试的第三大挑战。

使用产品
硬件
CDAQ-9188（CDAQ机箱）
NI-9237（震动信号采集模块）
PS CRIO-3072（C系列外置电池卡）
AT-5150（无线数据发射、接收器）
软件
LabVIEW （图形化编程平台）
MAX（交互式测试工具）

解决方案
面对挑战一 CDAQ系列产品
首先，考虑到系统的便携性，工程师选择CDAQ系列产品。CDAQ系列产品集便携性、灵活性可扩展性于一身，既可以方便工程师将测试设备携带至各测试点，又可以通过更换模块轻松实现测试需求的扩展。
面对挑战二 PS CRIO-3072电池模块
其次，考虑到系统供电问题，工程师选择外置PS CRIO-3072电池模块。cRIO-3072以cRIO模块的形式，可装配在cRIO、CDAQ机箱中使用。其轻便、小巧、简洁的特性，使系统从外观到内置更专业。
面对挑战三 AT-5150高速无线数据采集系列产品
第三，数据采集部分（包含传感器）与上位机距离较远，现场设备布局较为复杂，不便于通讯线缆的铺设。因此，工程师选择了无线数据传输方式 AirTerminal 。AirTerminal是高速无线数据采集系列产品。该产品旨在为用户提供高速无线数据采集的最佳解决方案，具有高稳定性、高速率、使用距离远、抗干扰强及支持多地点同时采集的优点。

简介
针对泵站机组在工作运行过程中出现的振动问题，利用虚拟仪器技术相关软、硬件结合传感技术测试了不同工况下的泵站机组震动情况。通过对测试数据进行分析，初步找出了机组振动的原因，并给出了相应的减振方案。

正文
        石油化学工业是基础性产业，它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供配套和服务，在国民经济中占有举足轻重的地位。其中石油开采是该行业的重要环节之一。泵站机组为石油开采及运输提供源源不断的动力，机组的健康状况及使用寿命受到业内人士高度的重视。影响泵站机组使用寿命及稳定运转的一项因素是“振动“。本系统以虚拟仪器技术为核心结合传感技术完成了对石化行业泵站机组的振动情况进行测试及分析等工作。
 

某泵站外景图

        任何测试系统都有一定难点，泵站系统也不例外。石油钻井的分布不均、泵站机组所在环境的特殊性以及测试设备与上位机相对位置、传输距离的不确定性等因素使测试工程师在泵站测试系统的便携性、系统外供电支持和数据传输等方面面临重重挑战。面对这些挑战泛华测控协助协助工程师们确定最佳解决方案。
        针对“便携性”这一需求，工程师最终使用CDAQ系统。CDAQ即Compact DAQ ，该系统最大的特点就是便携性，目前CDAQ-9188（8槽机箱，也是NI目前槽数最多的CDAQ机箱），插满模块后的总重量不超过5Kg，方便工程师携带设备在不同地点进行测试。针对“系统外供电 “的需求，工程师选择使用PS CRIO-3072电池模块，cRIO-3072是为cRIO机箱（CDAQ机箱也可使用）配置的供电电池卡，单卡提供5400mAh的电池容量，在输出功率为20W时可连续工作1.5-2小时，支持热插拔且允许多卡级联，轮流供电，提高系统续航能力，充放电次数大于500次。该卡无需连接外部电源线或携带沉重的外置铅蓄电池组，方便在野外环境下使用便携式机箱作业。针对“测试系统与上位机位置、距离的不确定性”的特点，工程师使用了AirTerminal高速无线数据采集解决方案。其中的核心产品时AT-5150。 AT-5150是高速无线数据采集基站。AT-5150配合数据采集设备以及电脑，即可搭建起无线数据采集网络。该网络呈星型拓扑关系。每个AT-5150无线基站在网络中两个模式可选。或者作Access Point，或者作Station。当用作无线数据采集的数据接收端，和PC机相连时，它即作Access Point模式；当用作无线数据采集的数据接收端，和PC机相连时，它即作Access Point模式。

系统硬件连接图

        本系统以虚拟仪器技术为核心、传感技术为支撑，通过高效的图形化开发平台LabVIEW与灵活的CDAQ 模块化硬件的无缝结合对泵站机组震动信号进行数据采集并在后期进行离线分析，为泵站机组的振源定位，振动特点分析以及减振方案的制定提供了强有力的保障。

作者：张毅