油田柱塞泵状态监测与故障预警系统的研究

作     者：李本法 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王孝良

授予年度：2016年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0838[工学-公安技术] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：柱塞泵 EEMD 循环平稳分析 状态监测 故障预警 

摘      要：目前,我国多数陆上油田油藏物性差、地层能量低,开发规模不断上升,柱塞泵在油田生产设备的状态监测与故障诊断中有着重要地位,但多数石化企业依然采用计划维修、人工巡检、突发故障维修的模式,无法准确把握柱塞泵的运行状况,更无法积极预判故障,这不仅降低了柱塞泵的利用率、缩减了其使用期限,也为企业的正常生产埋下了隐患。本文对柱塞泵的运行机理、劣化趋势、故障状态及其相关方法进行了研究,这既是石化企业迫切的安全生产需求,也是发展成熟有效的监测与诊断技术的需求。首先,深入研究了柱塞泵缸体的工作过程,详细描述了柱塞泵的常见故障类型,并对故障多发的关键部件的故障机理进行建模,分析其动力学特性。结合柱塞泵振动激励源,分析了振动信号的测试量选取和测点布置。其次,提出了基于EEMD与循环平稳分析的变频柱塞泵故障特征提取方法,比较了经验模态分解EMD和集总平均经验模态分解EEMD的优缺点,研究了三种基于循环谱相关密度函数的分析方法,并比较它们各自的优劣性质,设计出了针对柱塞泵的信号处理与特征提取方法的具体实施步骤,并通过仿真数据对该方法加以验证。最后,描述了柱塞泵状态监测系统的方案设计与软硬件实现过程。完成了系统的整体功能、顶层设计与实际安装,选定了监测参数与测点方案;重点介绍了系统各组成部分的功能与硬件设计,最后通过现场实测对系统的功能进行检验,并利用实测数据对本文提出的方法作进一步验证。