基于油样分析技术的往复泵状态监测系统研究

论文摘要

石油钻井用往复泵是石油开采行业中的关键设备,且钻井泵工作条件恶劣,经常发生故障,易影响正常的生产作业。实际生产中对于往复泵的状态监测、维修和管理还几乎停留在上世纪80、90年代的水平。针对当前往复泵状态监测和故障诊断的实际情况,结合油样分析技术在国内、国际的发展趋势,本文主要以三缸单作用活塞式钻井泵为具体研究对象,将油样分析技术引入到往复泵状态监测和故障诊断中。在理论研究的基础上,总结江苏油田多年的钻井泵使用经验,进行了往复泵状态监测、故障诊断与寿命预测的通用性软件系统研究。本文将模糊理论、神经网络等应用于铁谱图像的自动识别,利用MATLAB编程实现了铁谱磨粒图像的智能化识别,避免了人工分析时个体经验的限制,提高了磨粒识别的准确率。制定了一套适合于钻井泵的取样和分析规范,为系统分析的准确性奠定了基础。利用Access数据库开发软件,制作了便于用户操作的数据库系统,解决了监测数据的动态存储问题。系统中添加了各项输入数据的预处理模块和自动导入功能,避免了大量数据的人工输入,提高了数据输入的速度和准确率。为了提高油样分析和故障诊断的效率和准确率,本文提出了单项诊断与融合诊断视情进行的思想。单项诊断可以避免冗余分析,提高效率,适用于润滑状态良好的情况;融合诊断分析全面,准确率高,适合于润滑状态较差的情况。系统的寿命预测功能不仅考虑了机械部件的设计寿命,还将状态监测的结果加以综合分析,为设备的维护和维修提供了可靠依据。大量的现场采样和试验分析,证明了基于润滑油的往复泵状态监测的有效性和实用性,同时也验证了本研究系统的功能和可靠性。同时,本文还针对钻井泵提出了状态监测的具体措施,指出水污染控制和泥浆污染控制是钻井泵维护的关键所在。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 课题意义
• 1.2 往复泵的摩擦学研究
• 1.2.1 往复泵工作原理及润滑分析
• 1.2.2 往复泵的磨损机理
• 1.3 油样分析技术概述
• 1.3.1 油样分析原理及常用技术手段
• 1.3.2 油液监测技术的优点和实施步骤
• 1.3.3 油样分析技术的应用现状
• 1.4 基于油样分析技术的监测系统研究现状
• 1.5 论文研究的主要目标、内容及技术路线
• 1.5.1 论文研究的主要目标
• 1.5.2 拟解决的关键问题及方法
• 1.5.3 论文研究的主要内容
• 2 监测信息的获取
• 2.1 概述
• 2.2 润滑油取样
• 2.3 理化指标的获取
• 2.4 污染度指标的获取
• 2.5 光谱分析信息的获取
• 2.6 铁谱信息的获取
• 2.6.1 铁谱定量信息的获取
• 2.6.2 铁谱定性信息的获取
• 2.7 本章小结
• 3 输入信息处理
• 3.1 概述
• 3.2 理化指标和污染度指标处理
• 3.2.1 理化指标处理
• 3.2.2 污染度指标处理
• 3.3 光谱信息处理
• 3.3.1 红外光谱信息处理
• 3.3.2 发射光谱信息处理
• 3.4 铁谱磨粒图像处理
• 3.4.1 铁谱磨粒图像的预处理
• 3.4.2 铁谱磨粒的自动识别
• 3.5 本章小结
• 4 故障诊断及寿命预测
• 4.1 概述
• 4.2 单项分析诊断
• 4.2.1 理化分析诊断
• 4.2.2 污染度分析诊断
• 4.2.3 光谱分析诊断
• 4.2.4 铁谱分析诊断
• 4.3 融合诊断
• 4.3.1 发射光谱与铁谱的融合
• 4.3.2 油样分析手段的总融合
• 4.4 寿命预测
• 4.4.1 润滑油寿命预测
• 4.4.2 轴承寿命预测
• 4.4.3 齿轮寿命预测
• 4.4.4 十字头寿命预测
• 4.5 本章小结
• 5 系统数据库
• 5.1 概述
• 5.2 输入数据
• 5.2.1 理化、污染度指标输入
• 5.2.2 红外光谱数据输入
• 5.2.3 发射光谱数据输入
• 5.2.4 铁谱数据输入
• 5.3 输出数据
• 5.3.1 输出数据存储
• 5.3.2 报表设计
• 5.4 本章小结
• 6 系统总成及实验分析
• 6.1 概述
• 6.2 系统总成
• 6.2.1 可视化操作界面
• 6.2.2 系统功能实现
• 6.3 实验分析
• 6.3.1 实验对象的确定
• 6.3.2 实验仪器介绍
• 6.3.3 实验分析
• 6.3.4 总融合分析
• 6.3.5 实验结论
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢