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钻井泵动力端故障诊断研究

钻井泵动力端故障诊断研究

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作者：周大志西南石油大学

学位级别：硕士

钻井泵在钻井过程中起到至关重要的作用,而其动力端的正常运行则是保证钻井泵正常工作的动力源泉。为此,动力端的故障诊断不管对钻井泵还是整个钻井过程都是有重要意义的。首先,本文通过对钻井泵动力端故障具体分析之前,得出钻井泵动... 详细信息

钻井泵在钻井过程中起到至关重要的作用,而其动力端的正常运行则是保证钻井泵正常工作的动力源泉。为此,动力端的故障诊断不管对钻井泵还是整个钻井过程都是有重要意义的。首先,本文通过对钻井泵动力端故障具体分析之前,得出钻井泵动力端的振动信号是非平稳、低信噪比的信号;对其信号处理时,必须进行降噪处理,提高信号的信噪比。通过对小波降噪方法进行了研究,建立了小波降噪作用阈值形式的评价准则,分析了运用非线性小波作用阈值形式对不同信噪比下的不同类型信号进行降噪的效果并作比较,得出rigrsure作用阈值形式降噪效果较好,便于对钻井泵故障信号的预处理,有利于信号中的故障特征量的提取分析。然后,本文对钻井泵动力端主要部件(轴承、人字齿轮、十字头、主螺栓及主轴承瓦盖)的故障进行深入研究,通过对故障振动信号响应的数值建模以及故障特征的分析,得出发生故障时在振动信号时频域中表现出来的特征量。选取与特征量相适应的故障诊断方法和方案,利用现场井队测取的真实振动信号进行方案验证,得出：基于经验模态分解下的希尔伯特包络分析对轴承故障分析效果好;人字齿轮故障在复解析带通滤波器的复调制细化选带频谱分析中能明显找到故障特征量进行故障诊断;对于十字头故障由时域特征量与小波分解的能量组成的复合特征量在径向基神经网络故障识别中准确率达到90%以上;二维全息谱分析对主螺栓及主轴承瓦盖的故障诊断有明显的优势。同时对噪声和温度信号作为主要故障的辅助诊断的方法进行分析,得出噪声、温度信号对钻井泵动力端故障诊断有较好的辅助诊断作用。最后,本文结合钻井泵动力端主要故障的分析方法和现场实验对钻井泵动力端故障诊断进行整体方案设计,包括故障信号的采集方案设计、故障诊断原理与流程设计、诊断软件方案设计,提出了一套可实施的钻井泵动力端故障诊断整体方案。

关键词：钻井泵动力端故障诊断小波降噪振动响应模型作用阈值

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1176kW立式六缸单作用钻井泵动力端的研究

1176kW立式六缸单作用钻井泵动力端的研究

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作者：田龙兰州理工大学

学位级别：硕士

钻井泵又称泥浆泵,是钻机的核心设备,被称为钻机的“心脏”。其在钻探过程中起着冲洗井底、携带岩屑、冷却钻头的作用。钻井泵的结构设计随着石油工业的发展进步得到不断的完善。钻井泵的传统技术也在日渐完善,但也存在若干问题有待解决... 详细信息

钻井泵又称泥浆泵,是钻机的核心设备,被称为钻机的“心脏”。其在钻探过程中起着冲洗井底、携带岩屑、冷却钻头的作用。钻井泵的结构设计随着石油工业的发展进步得到不断的完善。钻井泵的传统技术也在日渐完善,但也存在若干问题有待解决,如流量压力有待稳定,易损件寿命还需提高,体积重量更需改善等。 1176kW立式六缸单作用钻井泵是为适应钻井泵向着轻便、流量压力均恒和更为安全可靠的发展现状而研制和开发的一种新泵型。本文主要围绕理论恒流量、较同功率泵更为轻便的1176kW立式六缸单作用钻井泵动力端进行探索和设计,确定泵的动力端参数,在满足设计要求的前提下使性能参数的选择更为合理。本课题在满足理论恒流量和较同功率钻井泵轻便两项性能的基础上,针对1176kW立式六缸单作用钻井泵动力端开展分析与设计。首先分析了研制恒流量钻井泵的发展趋势及必要性,然后对1176kW立式六缸单作用钻井泵总体结构进行了介绍,及后续设计研究方案的制定;以立式泵的排量、功率、泵压及动力端特性参数为基础,根据本泵型的前期结构设计,计算出一种较合理的偏心分度凸轮轮廓曲线,对确定的机构进行静力学和动力学计算;经过运算确定出危险工况载荷,及钻井泵总体的设计方案和参数确定;钻井泵动力端设计总体方案确定后,利用SolidWorks软件对钻井泵的动力端零部件进行了三维建模和装配,并利用UG软件对钻井泵进行运动学仿真,以评价机构设计的合理性;再将动力端关键零部件及运动中工况载荷状况导入到Workbench软件进行力学仿真,获得了各组数据下动力端零部件的受力情况。最后,对不同数据下的运动仿真结果、力学仿真结果进行综合评价,通过对整机平衡性和圆柱偏心凸轮可靠性的分析评价,最终确定了更为满足设计要求的合理的凸轮轮廓曲线。该参数的优化设计,能为恒流量钻井泵的优化、研制提供理论参考。

关键词：钻井泵动力端立式六缸凸轮轮廓曲线圆柱凸轮模态分析

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