柱塞式注水泵故障诊断方法研究

论文摘要

柱塞式注水泵是采油生产过程中的主要设备,也是保证原油高产、稳产的关键设备,它的运行是否可靠,直接关系着石油生产的安全和效益。一旦某一部件损坏而停机,将会造成巨大的损失,所以构建柱塞式注水泵状态监测系统并对其展开振动监测和故障诊断具有重要的意义。然而柱塞泵本身的结构复杂性和运行不平稳,决定了其振动的多变性。为了实现对油田注水设备的振动监测与故障诊断,信号的实时性与连续性是必不可少的。因此利用对柱塞式注水泵表面不解体振动测试,来对其关键运动部件进行在线振动监测与故障诊断研究。本文的主要工作如下:首先,掌握柱塞式注水泵的结构、工作原理及运行特性,对注水泵的关键部件故障机理进行细致研究,同时对故障历史资料、故障信号特征进行分析与统计。其次,分析比较了在线和离线这两种状态监测系统的实现形式,结合现场实际情况,选择在线监测方式并采用C/S结构模式构建柱塞式注水泵状态监测系统。形成一个集数据采集、数据传输、状态监测、故障诊断、数据查询、报表输出为一体的多任务信息处理系统。该系统可对柱塞泵设备的运行情况进行实时在线监测和各种图谱分析,监测参数为设备的振动信息,为设备提供了故障依据。通过建立网络数据库,来记录设备历史运行数据,显示各种趋势图并进行趋势对比,同时还完善了报警等重要实用功能。最后,本文引入了在处理非平稳信号领域内较为有效而成熟的处理方法-局域波时频分析法,并对局域波时频分析法的分解原理、时频表示做了简要介绍。以在线监测系统所获取的大量振动数据为输入量,选取较为典型的泵阀磨损故障信息来进行局域波分解,继而进行故障特征识别,最终实现柱塞式注水泵的故障诊断。该方法的应用进一步说明了其在故障诊断上的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 机械故障诊断技术
• 1.2.1 故障诊断技术的产生和发展
• 1.2.2 故障诊断的意义
• 1.3 机械故障诊断方法简介
• 1.3.1 振动检测诊断法
• 1.3.2 噪声检测诊断法
• 1.3.3 温度检测诊断法
• 1.3.4 声发射检测诊断法
• 1.3.5 油液分析诊断法
• 1.4 注水泵故障诊断的一般过程
• 1.5 本文主要内容及论文结构安排
• 第二章 柱塞式注水泵的结构及故障原因分析
• 2.1 概述
• 2.2 柱塞式注水泵简介
• 2.2.1 注水泵的结构及主要性能参数
• 2.2.2 注水泵的工作原理
• 2.3 注水泵的运行特性
• 2.4 柱塞式注水泵关键部件机理分析
• 2.4.1 组合阀
• 2.4.2 传动机构—曲轴
• 2.5 柱塞式注水泵常见故障及原因
• 2.6 本章小结
• 第三章 柱塞式注水泵在线监测系统方案设计及现场应用
• 3.1 监测系统的构建形式
• 3.1.1 在线监测和离线监测
• 3.1.2 两种监测形式的比较
• 3.2 在线监测系统结构设计
• 3.2.1 系统的总体结构
• 3.2.2 系统特点
• 3.3 硬件配置
• 3.3.1 传感器
• 3.3.2 测点的选取
• 3.3.3 传感器的安装
• 3.3.4 工控机
• 3.3.5 服务器
• 3.4 软件功能实现
• 3.4.1 系统登录模块设计
• 3.4.2 系统软件功能设计
• 3.4.3 系统运行流程分析
• 3.4.4 振动信号分析
• 3.4.5 报警功能模块设计
• 3.5 监测系统数据统计
• 3.6 本章小结
• 第四章 局域波法在柱塞式注水泵故障诊断中的应用
• 4.1 概述
• 4.2 局域波理论的产生和发展
• 4.3 局域波理论基础
• 4.3.1 局域波分解
• 4.3.2 局域波时频谱
• 4.4 实例分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要