数控往复式潜油电泵故障诊断系统的设计与研究

发布时间：2020-11-21 18:18

　　 数控往复式潜油电泵是一种重要的新型采油工艺,彻底解决了杆管偏磨问题,适用于“三低”油藏,具有良好的应用前景,它的故障诊断水平直接影响其在油田生产中的应用效果。因此,本文主要研究数控往复式潜油电泵故障诊断方法及研制故障诊断仪器,并针对机组卡泵、固定凡尔漏失、供液不足、油管结蜡四种典型故障开展了大量的室内和现场试验,进行合理准确诊断,主要研究内容如下:研究数控往复式潜油电泵举升工艺结构及运行机理,结合现场经验对工艺在实际生产工作中可能发生的常见故障及原因进行分析,同时开展室内试验,研究潜油直线电机动子运动规律,得到动子位移和举升力随时间变化规律。研制开发数控往复式潜油电泵举升工艺故障监测及诊断的便携式测试仪器,主要包括基于LabVIEW的数据采集平台和示功图绘制软件,并研究基于小波降噪的间接示功图绘制方法。开展了大量室内试验和现场测试,结果表明故障诊断仪器能够绘制出合理准确的示功图,满足现场故障诊断需求,现场应用效果较好。研究基于间接示功图测量的数控往复式潜油电泵故障诊断方法。建立并分析工艺的理论示功图。测量绘制基于室内故障模拟试验的机组正常运行、卡泵、固定凡尔漏失、供液不足示功图和基于现场测试的机组正常运行和油管结蜡示功图。研究分析这四种典型故障示功图的故障特征。应用效果表明,该方法能够对机组典型故障实现合理准确诊断,对机组常见的油管结蜡和卡泵诊断准确率高达98%和97%。研究支持向量机理论在数控往复式潜油电泵故障诊断中的实际应用。采集机组室内和现场的实时电参数据,定义并提取非正常工况的特征信息,建立故障诊断分类器,训练得到工艺正常运行、卡泵、固定凡尔漏失、供液不足、油管结蜡的误判率,并与基于学习向量量化神经网络的故障诊断方法对比分析,结果表明该诊断方法是可行的,能够满足数控往复式潜油电泵的实际要求。
【学位单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TE933.3
【文章目录】：
摘要
Abstract
创新点摘要
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 机械故障诊断技术概述
    1.3 油田往复式采油机械故障诊断基本方法
    1.4 本文研究内容及结构安排
第二章 相关方法理论基础
    2.1 基于虚拟仪器的数据采集
    2.2 示功图相关知识
        2.2.1 理论示功图的形成
        2.2.2 游梁式抽油机典型故障示功图分析
        2.2.3 测量示功图的基本方法
    2.3 小波变换理论
        2.3.1 小波变换定义
        2.3.2 连续小波变换
        2.3.3 离散小波变换
        2.3.4 多分辨分析
    2.4 统计学习理论相关知识
        2.4.1 机器学习问题的表示与原则
        2.4.2 VC维和推广性的界理论
        2.4.3 结构风险最小化原则
    2.5 支持向量机理论
        2.5.1 最优分类超平面与SVM分类算法
        2.5.2 核函数
    2.6 本章小结
第三章 数控往复式潜油电泵举升工艺研究及故障分析
    3.1 机械采油方式介绍
    3.2 工艺发展状况
    3.3 工艺运行机理
        3.3.1 工艺结构
        3.3.2 工艺运行原理
    3.4 工艺常见故障分析
        3.4.1 油井井况造成故障分析
        3.4.2 往复泵故障分析
        3.4.3 潜油直线电机故障分析
        3.4.4 潜油电缆故障分析
    3.5 本章小结
第四章 数控往复式潜油电泵故障监测及诊断系统的研制
    4.1 系统总体设计及分析
    4.2 基于LabVIEW的数据采集平台设计
        4.2.1 平台指标及运行流程
        4.2.2 便携式测试仪器设计
        4.2.3 数据采集设计
    4.3 示功图绘制软件的研发
        4.3.1 面向对象的程序设计方法
        4.3.2 基于小波变换的实测示功图绘制
        4.3.3 软件结构及实现功能
        4.3.4 软件基础资料
    4.4 本章小结
第五章 基于间接示功图测量的故障诊断方法研究及现场应用
    5.1 电机动子运动规律试验研究
    5.2 工艺理论示功图的建立及分析
    5.3 工艺典型故障室内试验研究
        5.3.1 卡泵室内试验
        5.3.2 固定凡尔漏失室内试验
        5.3.3 供液不足室内试验
    5.4 诊断系统及方法现场应用
    5.5 本章小结
第六章 支持向量机在往复式潜油电泵故障诊断中的应用
    6.1 故障诊断特征量的定义与提取
    6.2 基于支持向量机的故障诊断方法
        6.2.1 基于支持向量机的贝叶斯分类器
        6.2.2 输入空间向量的构造
        6.2.3 故障诊断的过程及试验应用
    6.3 本章小结
结论
参考文献
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致谢

【参考文献】

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1 张学工;关于统计学习理论与支持向量机[J];自动化学报;2000年01期

2 朱拾东;张建军;师俊峰;刘猛;赵瑞东;舒勇;;往复潜油电泵控制系统研究[J];石油矿场机械;2012年05期

3 梁会珍,段宝玉,陈庭举,张志坤;直线电机作为井下泵动力系统的设想[J];石油钻采工艺;2004年03期

本文编号：2893408