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應(yīng)用領(lǐng)域
石油化工
挑戰(zhàn)
對于石油化工行業(yè)中泵站機組的振動測試，工程師通常會遇到一些挑戰(zhàn)…
挑戰(zhàn)一 系統(tǒng)便攜性
泵站機組與石油鉆井的分布有關(guān)。通常石油在某一地區(qū)的分部并不均勻，鉆井的分布受石油分部影響也較為分散。測試工程師經(jīng)常要攜帶測試設(shè)備奔赴不同的地點對泵站機組設(shè)備進行測試。測試設(shè)備的便攜性成為泵站測試系統(tǒng)的一大挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)二 系統(tǒng)供電
泵站機組所在戶外環(huán)境情況和條件不一，多數(shù)環(huán)境很難為測試設(shè)備提供獨立供電條件。機組震動測試通常需要持續(xù)數(shù)十秒至數(shù)分鐘。為測試系統(tǒng)提供數(shù)十分鐘持續(xù)的電源成為泵站機組測試的另一個挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)三 數(shù)據(jù)傳輸
某些環(huán)境下，測試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集設(shè)備與上位機距離較遠從幾米至幾十米不等，設(shè)備布局也較為復(fù)雜。數(shù)采設(shè)備與上位機數(shù)據(jù)傳遞成為了泵站機組測試的第三大挑戰(zhàn)。
使用產(chǎn)品
硬件
CDAQ-9188（CDAQ機箱）
NI-9237（震動信號采集模塊）
PS CRIO-3072（C系列外置電池卡）
AT-5150（無線數(shù)據(jù)發(fā)射、接收器）
軟件
LabVIEW （圖形化編程平臺）
MAX（交互式測試工具）
解決方案
面對挑戰(zhàn)一 CDAQ系列產(chǎn)品
首先，考慮到系統(tǒng)的便攜性，工程師選擇CDAQ系列產(chǎn)品。CDAQ系列產(chǎn)品集便攜性、靈活性可擴展性于一身，既可以方便工程師將測試設(shè)備攜帶至各測試點，又可以通過更換模塊輕松實現(xiàn)測試需求的擴展。
面對挑戰(zhàn)二 PS CRIO-3072電池模塊
其次，考慮到系統(tǒng)供電問題，工程師選擇外置PS CRIO-3072電池模塊。cRIO-3072以cRIO模塊的形式，可裝配在cRIO、CDAQ機箱中使用。其輕便、小巧、簡潔的特性，使系統(tǒng)從外觀到內(nèi)置更專業(yè)。
面對挑戰(zhàn)三 AT-5150高速無線數(shù)據(jù)采集系列產(chǎn)品
第三，數(shù)據(jù)采集部分（包含傳感器）與上位機距離較遠，現(xiàn)場設(shè)備布局較為復(fù)雜，不便于通訊線纜的鋪設(shè)。因此，工程師選擇了無線數(shù)據(jù)傳輸方式 AirTerminal 。AirTerminal是高速無線數(shù)據(jù)采集系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品旨在為用戶提供高速無線數(shù)據(jù)采集的最佳解決方案，具有高穩(wěn)定性、高速率、使用距離遠、抗干擾強及支持多地點同時采集的優(yōu)點。
簡介
針對泵站機組在工作運行過程中出現(xiàn)的振動問題，利用虛擬儀器技術(shù)相關(guān)軟、硬件結(jié)合傳感技術(shù)測試了不同工況下的泵站機組震動情況。通過對測試數(shù)據(jù)進行分析，初步找出了機組振動的原因，并給出了相應(yīng)的減振方案。
正文
石油化學工業(yè)是基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，它為農(nóng)業(yè)、能源、交通、機械、電子、紡織、輕工、建筑、建材等工農(nóng)業(yè)和人民日常生活提供配套和服務(wù)，在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位。其中石油開采是該行業(yè)的重要環(huán)節(jié)之一。泵站機組為石油開采及運輸提供源源不斷的動力，機組的健康狀況及使用壽命受到業(yè)內(nèi)人士高度的重視。影響泵站機組使用壽命及穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的一項因素是“振動“。本系統(tǒng)以虛擬儀器技術(shù)為核心結(jié)合傳感技術(shù)完成了對石化行業(yè)泵站機組的振動情況進行測試及分析等工作。
某泵站外景圖
任何測試系統(tǒng)都有一定難點，泵站系統(tǒng)也不例外。石油鉆井的分布不均、泵站機組所在環(huán)境的特殊性以及測試設(shè)備與上位機相對位置、傳輸距離的不確定性等因素使測試工程師在泵站測試系統(tǒng)的便攜性、系統(tǒng)外供電支持和數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫婷媾R重重挑戰(zhàn)。面對這些挑戰(zhàn)泛華測控協(xié)助協(xié)助工程師們確定最佳解決方案。
針對“便攜性”這一需求，工程師最終使用CDAQ系統(tǒng)。CDAQ即Compact DAQ ，該系統(tǒng)最大的特點就是便攜性，目前CDAQ-9188（8槽機箱，也是NI目前槽數(shù)最多的CDAQ機箱），插滿模塊后的總重量不超過5Kg，方便工程師攜帶設(shè)備在不同地點進行測試。針對“系統(tǒng)外供電 “的需求，工程師選擇使用PS CRIO-3072電池模塊，cRIO-3072是為cRIO機箱（CDAQ機箱也可使用）配置的供電電池卡，單卡提供5400mAh的電池容量，在輸出功率為20W時可連續(xù)工作1.5-2小時，支持熱插拔且允許多卡級聯(lián)，輪流供電，提高系統(tǒng)續(xù)航能力，充放電次數(shù)大于500次。該卡無需連接外部電源線或攜帶沉重的外置鉛蓄電池組，方便在野外環(huán)境下使用便攜式機箱作業(yè)。針對“測試系統(tǒng)與上位機位置、距離的不確定性”的特點，工程師使用了AirTerminal高速無線數(shù)據(jù)采集解決方案。其中的核心產(chǎn)品時AT-5150。 AT-5150是高速無線數(shù)據(jù)采集基站。AT-5150配合數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及電腦，即可搭建起無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)呈星型拓撲關(guān)系。每個AT-5150無線基站在網(wǎng)絡(luò)中兩個模式可選�；蛘咦鰽ccess Point，或者作Station。當用作無線數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)接收端，和PC機相連時，它即作Access Point模式；當用作無線數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)接收端，和PC機相連時，它即作Access Point模式。
系統(tǒng)硬件連接圖
本系統(tǒng)以虛擬儀器技術(shù)為核心、傳感技術(shù)為支撐，通過高效的圖形化開發(fā)平臺LabVIEW與靈活的CDAQ 模塊化硬件的無縫結(jié)合對泵站機組震動信號進行數(shù)據(jù)采集并在后期進行離線分析，為泵站機組的振源定位，振動特點分析以及減振方案的制定提供了強有力的保障。
作者：張毅
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