开题报告的文献综述

由于开题报告是用文字体现论文的总体构想，因而篇幅不必过大，但要把计划研究的课题、如何研究、理论适用等主要问题说清楚，一般应该包含一下几个部分：总述、提纲、参考文献、写作方法、进度安排。

硕士学位论文开题报告及文献综述课题名称 学号 姓名 学院 机械与储运工程学院 学科专业 指导教师 完成时间：

目录

开题报告

1.1课题来源

1.2研究意义

2.1离心泵故障状态监测现状

2.2管道泄漏检测研究现状

2.3存在的不足

3.1论文主要研究内容

3.2论文采用的技术路线

1.1油气能源的重要性

1.2管道的特点及应用 10

1.3 设备系统的故障耦合作用 12

二、离心泵的结构、工作原理及主要故障形式 13

2.1 离心泵的基本构造及工作原理 13

2.2 离心泵的性能参数及曲线 15

2.3 离心泵常见故障分析 18

三、故障诊断现状及趋势 20

3.1 故障诊断现状 20

3.2 故障诊断发展趋势 2

7四、管道泄漏检测方法综述 27

五、输油泵与管道耦合故障诊断方法综述 29

参考文献 30

开题报告

一.课题来源及研究意义

1.1 课题来源

本论文的课题来源于以下两个项目课题：

1)国家自然科学基金——********(编号：);

1.2 研究意义 石油是维持我国经济高速发展的战略性资源，中国目前70%的石油通过管道 运输。

石油是维持我国经济高速发展的战略性资源，石油管道则是保障能源供给、 关系国计民生的基础性设施。

中国目前 70%的石油通过管道运输，石油管道总 里程已接近 万千米，其中原油管道1.99 万千米，成品油管道1.81 万千米。

石油管道运输生产系统的安全不仅关系到人民群众的生命财产安全和生态环境 安全，还关系到国家的能源安全。

管道和泵机组好比是人体循环系统中的“血管” 和“心脏”，它们分别是石油管道运输生产系统中最为关键的静设备和动设备， 其运行的稳定性直接决定了整个输油系统的安全性。

中国现有管道中的 60%已运行20 年左右，存在管线老化、腐蚀穿孔等问题， 管道进入事故多发期，并且管线占压、打孔盗油等人为因素所导致的管道破坏也 时有发生。

此外，与之相配套的储运设施也存在着超期服役等问题，这些因素都 严重影响了石油输送的安全运行。

其输送的油品具有高压、易燃、易爆等特性， 使其在输送和存储等过程中存在着很多安全隐患，并且系统机械结构复杂，控制 参数繁多，且调节操作频繁，易引起“连锁反应”。

如果发生一般事故，如停泵， 将造成一定的经济损失。

一旦发生火灾、爆炸事故，不仅直接经济损失巨大，而 且还将造成人员伤亡，甚至影响国民经济。

对其开展故障诊断对确保整个储运生产系统的安全运行有重要意义，有助于 减少误报警、减少非计划停机、给出合理的维修策略，对于保护油气生产安全、 人员生命财产、生态环境具有重要的意义。

二.国内外研究现状及不足2.1 离心泵故障状态监测现状 机械设备运行状态的监测技术已经从单凭直觉的耳听、眼看、手摸，发展到 采用现代测量技术、计算机技术和信号分析技术的先进的监测技术，诸如超声、 声发射红外测温等。

人工智能、专家系统、模糊数学等新兴学科在机械状态监测 技术中也找到用武之地。

机械动态信号分析方法和应用技术放方面新近的发展有：采用空间域滤波的 预处理、采用Vold=Kalman 滤波的多轴阶比信号分析技术、适于非平稳信号的基 于Wigner-Ville 分布分析、小波(wavelet)变换方法、混沌分析方法、智能传感 与检测技术及与VXI 总线一起平台相关的技术等。

当前国内外较典型的状态监测方式主要有3 离线定期监测方式。

测试人员定期到现场用一个传感器依次对各测点进行测试，并用磁带机记录信号。

数据处理在专用计算机上完成，或是直接在便携 式内置微机的仪器上完成;

这是当前利用进口检测仪器普遍采用的方式。

采用该 方式，测试系统较简单，但是测试工作较繁琐，需要专门的测试人员。

由于离线 定期监测，不能及时发现突发性故障。

在线监测离线分析的监测方式(主从机监测方式)。

在设备上的多个测点均安装传感器，由现场微处理器从机系统进行各测点的数据采集和处理，在主机 系统上由专业人员进行分析和判断。

这种方式是近年在大型旋转机械上采用的方 式。

相对第一种方式，该种方式免去了更换测点的麻烦，并能在线进行检测和报 警;

但是该种方式需要离线进行数据分析和判断，而且分析和判断需要由专业技 术人员参与。

自动在线监测方式。

该种方式不仅能实现自动在线监测设备的工作状态，即使进行故障预报，而且能实现在线地进行数据处理和分析判断;

由于能根据专 家经验和有关准则进行智能化的比较和判断，中等文化水平的值班工作人员经过 短期培训后就能使用。

该种方式比较先进，既不需要认为更换测点，也不需专门 的测试人员和专业技术人员参与分析和判断，但是软硬件的研制工作量很大。

在国内，泵测试技术的发展相对较慢，其历程可以简要的划分为两个时期:20 世纪80 年代以前和20 世纪80 年代至今。

20 世纪80 年代以前，属于指针式测试系统时期。

泵的测量基本采用分立式 仪器和仪表测量各种物理量。

例如，用弹簧压力计测压力，用文吐里流量计测流 量，用电流表、电压表等测电力参数。

在这一时期，泵测试系统存在测试仪表众 多，成本高，体积庞大，可靠性差，试验人员多，工作量大，效率低，试验误差 大等问题。

在这种条件下，为了得到性能优良的水力模型，往往需要反复进行多次模型试验，而且时间效率极低。

20 世纪80 年代至今属于测试系统的自动化时期。

这个时期正是计算机技术、 通信技术和智能控制技术高速发展的时期，自动控制领域日新月异，智能仪表、 先进的控制系统等则层出不穷。

这给泵测试技术带来了契机，人们面临的困难迎 刃而解。

智能电磁流量计、超声波流量计、转矩转速传感器、微机扭矩仪、电子 计算机、单片机等先进的智能电子装置迅速地被应用于新一代的水泵测试系统 中，极大的提高了水泵测试系统的自动化程度、测试精度、响应速度和人工效率。

在国外很多国家，泵测试领域的研究起步较早，泵计算机辅助性能测试系统 的使用很普遍，其测试精度和自动化程度较高。

尤其是美国、英国和德国等国家， 泵测试技术的发展走在我们的前列，泵测试系统呈现高集成、小体积、可移动、 多功能、设备全和易操作等特点。

美国TecQuipment.Inc 生产的CentrifugalPumpTest Set 是一台用于离心泵 测试的装置，为研究离心泵在不同扬程、流量和转速下的特性提供了新的测试方 英国TQEducationand TrainingLtd 研发的离心泵测试台结构紧凑，操作方 便灵活，采用数字式仪表实时显示所测得的转速、转矩和功率值，用文丘里管测 量水泵的流量，研究分析了泵的汽蚀现象，并能得到离心泵的性能，如泵的流量 和扬程特性，泵的流量和效率特性等等。

同样，ArmfieldLimited 公司设计的多 泵试验台可以得到不同类型泵的运行特性，通过用直流半导体闸流管控制器进行 变速调节，能够测量离心泵、涡轮泵、轴流泵和齿轮泵的扬程、流量、功率和扭 矩等参数，并绘制泵的性能曲线。

德国 FLUIDON Company 公司生产的汽车冷却水泵试验台用于测量快速转动 泵的效率、磨损和流量，可以测试转速高达7500r/min 的快速旋转泵，其允许的 最大流量是150L/min，电动机的最大驱动功率是30kw。

综上可知，目前国内泵测试装置的自动化程度还不是很高，国外发达国家的 泵测试系统的自动化水平普遍高于国内。

随着市场经济的不断深入和完善，技术 理论的日趋成熟，生产检测自动化水平的提高以及市场对高精度检测的不断需 求，泵测试技术将逐渐向测量仪器的自动原位校正标定、宽测量范围、多功能融 合、智能化、方便的网络控制和数据共享等方向发展。

2.2 管道泄漏检测研究现状 石油变得越来越重要，带动了石油工业，管道运输作为一种主要的石油运输 方式，也得到了迅猛发展。

随着管道工业的发展，泄漏检测技术也得到了进步。

伴随油气田的开发，油气管道的安全运行越来越受到广泛的重视。

在管道建设过 程中，即使在铺设、安装及运行时达到了相应的质量标准，但管道的老化依旧是不可避免的。

在管道事故中, 腐蚀、施工、材料缺陷及外部干扰是造成管道故障 的主要原因。

施工和材料缺陷造成的管道故障往往出现在管道运行的初期, 腐蚀 造成的管道事故大多出现在管道运行的后期。

油气管道泄漏检测方法根据测量手段、测量媒介、检测装置所处的位置和检 测对象的不同，大体上可分为直接检测法与间接检测法、基于硬件与软件的检测 法、内部检测法与外部检测法、监测管壁状况和监测内部流体状态的方法，其中 用得较为广泛的分类方法就是根据测量手段将检测方法分为直接检测法和间接 检测法。

直接检测法是利用安装在管道外边的检测器，直接检测漏到管外的输送液体 或其挥发气体，从而达到检漏目的的方法，直接检漏法有：人工分段巡视法，机 载红外线法，声发射技术，电缆传感器技术，光纤传感器技术，土壤检测技术， 超声波流量测定技术，蒸汽测定技术，激光遥感技术等;

间接检测法是指通过监 测管道运行参数的变化，如检测流量、声音、压力等物理状态的变化，利用数学 模型和计算机软件来推断出是否出现泄漏、并确定泄漏量大小和泄漏点位置。

间 接检漏法有：水压或气压试验检测、体积或质量平衡法、压力点分析法(PPA)、 负压波法、光学检测法、声发射技术法、动态模拟法以及统计检漏法等。

国际上泄漏检测和定位的方法的研究已有几十年的历史，从最简单的人工分 段沿管道巡视发展到基于分布式数据采集系统的软硬件相结合的方法，从陆上检 测发展到海底检测，甚至利用飞机或卫星遥感技术等进行空中对地下管道的检测 等等，涉及范围之广，使用方法之多，可见，管道泄漏检测技术是多学科多领域 知识的综合。

尽管我国的管道检测研究起步较晚，但和发达国家的技术交流很多，而且国 家对管道安全的重视程度也越来越大，因此发展很快。

目前开展这方面研究的单 位很多，如中国石油大学、北京科技大学、清华大学、大连理工大学、天津大学、 西安交通大学、重庆大学等，提出了一些方法并作出部分产品，目前在实际中的 应用较广泛，取得了较不错的效果。

2.3 存在的不足 储运生产系统作为一个完整的水力学、动力学系统，管道与机组，管道自身、 机组自身各个部件间都有复杂的耦合作用关系。

传统诊断方法往往忽视了这些耦 合关系，“头痛医头，脚痛医脚”。

这在很大程度上缺失了信息间整体、内在的关 联判据，因而无法克服误报警率高的诊断难点。

原油管道输送是在一个密闭的环境中进行的，泵和管道组成了一个相对完整 的水力学系统，某一方运行工况的改变都会对另一方产生影响。

在机组运转的状 态下，流体一机械一电磁三部分是相互影响的。

例如，当液体流动激起机组转轮部件振动时，机组轴系也会发生振动，旋转轴系振动的影响会导致电机转子与定 子之间气隙不对称变化，由此产生的不平衡磁拉力会造成机组轴系的振动，而机 组主轴系统的运动状态发生变化后，又会对输油泵的流场及电机的磁场产生影响

目前国内外对这种耦合作用关系的研究才刚刚开始，现有的研究主要集中在机组自身各个部件间的耦合作用关系上，即机组多种故障耦合诊断的研究，如转 子系统碰摩故障、油膜振荡及碰摩和油膜振荡相互作用的耦合故障。