油田柱塞泵状态监测与故障预警系统的研究

发布时间：2017-10-18 23:09

  本文关键词：油田柱塞泵状态监测与故障预警系统的研究

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【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。
【关键词】：柱塞泵 EEMD 循环平稳分析 状态监测 故障预警
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE937;TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 本文的选题背景及意义8-9
• 1.2 柱塞泵状态监测与故障诊断方法概述9-11
• 1.3 循环平稳理论及其工程应用的研究现状11-12
• 1.4 论文的主要内容与结构安排12-14
• 2 油田注水系统介绍与柱塞泵故障机理分析14-25
• 2.1 油田注水系统简介14-15
• 2.2 柱塞泵工作原理与关键部件分析15-23
• 2.2.1 柱塞泵工作原理15-18
• 2.2.2 柱塞泵常见故障18-19
• 2.2.3 关键部件动力学分析19-22
• 2.2.4 柱塞泵振动激励源分析22-23
• 2.3 柱塞泵振动信号的采集23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 基于EEMD与循环平稳分析的柱塞泵故障特征提取相关方法研究25-34
• 3.1 集总平均经验模态分解EEMD26-28
• 3.2 循环平稳分析28-32
• 3.2.1 循环平稳信号基础28-29
• 3.2.2 循环谱相关密度函数的分析方法29-32
• 3.3 柱塞泵故障特征提取与故障诊断方法提出32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 柱塞泵状态监测系统设计与实现34-51
• 4.1 在线柱塞泵状态监测系统方案设计34-39
• 4.1.1 柱塞泵基本参数与振动特征频率34-35
• 4.1.2 系统监测的参数与振动测点布置35-38
• 4.1.3 系统监测方案设计38-39
• 4.2 系统软硬件实现39-50
• 4.2.1 振动加速度传感器39-43
• 4.2.2 翻斗流量计43-46
• 4.2.3 集中采集器46-47
• 4.2.4 采集中继器47-48
• 4.2.5 SCADA系统在线故障诊断上位机软件48-50
• 4.3 本章小结50-51
• 5 柱塞泵振动信号处理与故障预警51-58
• 5.1 循环平稳分析方法的故障仿真验证51-52
• 5.2 实测振动数据故障特征提取与故障预判52-57
• 5.3 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63-64

【参考文献】

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本文编号：1057661