２００８年第３７卷 第７期第４２页 石油矿 ｏＩＬ ＦＩＥＬＤ 场机械 ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ２００８，３７（７）：４２～４５
文章编号：１００１－３４８２（２００８）０７—００４２－０４
新型螺杆泵直驱驱动装置整机的振动分析
孙 双 ，
（１．大庆油 邓辉 ，马永刚 ，李月云 ，房其飞 ，王少辉 ，孙旭峰 ，王秀伟
田力神泵业有限公司，黑龙江大庆１６３３１１；２．兰州石油机械研究所，兰州７３００５０； ３．大庆油田公司技术培训中心，黑龙江大庆１６３２５５）
摘要：现有的螺杆泵驱动装置产生的振动较大，容易造成密封失效和停机事故，分析新型螺杆泵直 驱驱动装置的振动规律和特性十分重要。应用Ｍａｔｌａｂ软件建立了驱动装置计算模型，并进行了振 动计算与分析。根据分析结果提出的改进方案为新型螺杆泵直驱驱动装置整体结构优化设计与性
能改进提供了理论依据。 关键词：螺杆泵；驱动装置；振动分析
中图分类号：ＴＥ９３３．３ 文献标识码：Ａ
Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｅｗ Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｒｉｖｅ Ｕｎｉｔ ｏｆ Ｓｃｒｅｗ Ｐｕｍｐ ＳＵＮ Ｓｈｕａｎｇ ，ＤＥＮＧ Ｈｕｉ ，ＭＡ Ｙｏｎｇ—ｇａｎｇ。，ＬＩ Ｙｕｅ—ｙｕｎ ，ＦＡＮＧ Ｑｉ～ｆｅｉ ， ＷＡＮＧ Ｓｈａｏ—ｈｕｉ ，ＳＵＮ Ｘｕ—ｆｅｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｘｉｕ—ｗｅｉ。
（１．Ｄａｑｉｎｇ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｌｉｓｈｅｎ Ｐｕｍｐ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄａｑｉｎｇ １６３３１１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｌａｎｚｈｏｕ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｄａｑｉｎｇ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｄａｑｉｎｇ １６３２５５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｄｒｉｖｅ ｕｎｉｔ ｆｏｒ ＰＣ（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ｃａｖｉｔｙ）ｐｕｍｐ ｏｆｔｅｎ ｐｒｏｄｕｃｅｓ ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｖｉ— ｂｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｃａｕｓｅｓ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｓｅａｌｉｎｇ ｏｒ ｃａｕｓｅｓ ｓｈｕｔ—ｄｏｗｎ．Ｉｔ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｉｔｓ ｖｉ—
油杆的旋转运动，虽然有效实现了流体的举升，但是同时还产 生了一定的负面影响，即在定转子工作扭矩作用下，正扣油管
管柱易发生卸扣，产生管柱脱落事故。为了消除以上负面影
响，在油管上安装锚定装置，解决螺杆泵井油管脱落的问题。
但由于不同的锚定方式，油管受力状况是不一样的。合理的锚
定装置，使螺杆泵井管柱受力状况较好，导致井故障几率小。 所以，在煤层气井排采中，选择合理的锚定装置对减少泵故障
具有重要的意义。 ２．３排采参数
（１）泵深对泵故障的影响。合理的泵挂深度，有助于保持
多煤层气、液在同一压力系统下采出，缓解层间矛盾，最大限度
地发挥各小煤层的作用 。通过调研和实际煤层气井分析，合理
的泵深也影响着排采过程中泵故障发生的概率和泵故障出现时 间早晚。
表２是某区块煤层气井泵故障出现时间和泵故障概率统计，
对比所有试采井，泵下入到煤层下部的井，排采中出现泵事故
时间最早且故障概率最大；泵下入到煤层以下的井，排采中出 现泵事故时间普遍较晚，但是泵故障概率相对较大；泵下入到
煤层底部的井，排采中出现泵事故时间适中，且泵故障概率
小。所以，煤层气井中泵下入到煤层底部较为合理。
表２某区块煤层气井泵故障出现时间和泵故障概率统计 （２）泵速对泵故障的影响。螺杆泵衬套磨蚀主要包括摩擦
磨损、疲劳磨损和磨砺性磨损等。实验研究表明，泵的磨损量与
泵速的平方成正比 。泵速越大，螺杆、衬套之间的滑动越大，其
受到的摩擦磨损及疲劳磨损的程度越大。在高含煤粉和沙粒的
煤层气井中，过大的泵速还会加剧螺杆泵的磨砺性磨损，导致
泵过早失效 。
（３）泵型对泵故障的影响。在煤层气井排采过程中，如果
泵的选型不合理，泵速较高，导致泵的理论排量偏大，实际泵
效低，泵抽空空转，易出现烧泵等泵故障 ” 。
表３是某区块煤层气井泵型和泵故障概率的统计表，从表中
我们可以看出，该区块煤层气井产水量较小，也就要求泵的理 论排量不应太大，合理选择泵型。对比三种泵型，泵的理论排
螺杆泵的维修方法
螺杆泵是一种常用的工业设备，在使用过程中可能会出现各种问题，需要及时维修。本文将介绍螺杆泵的维修方法，帮助读者更好地了解和解决螺杆泵的故障。
一、螺杆泵维修前的准备工作
在进行螺杆泵的维修之前，首先需要做一些准备工作。首先，确保螺杆泵已经停机，并切断电源。然后，检查泵的周围环境，确保安全可靠。接下来，准备好所需的维修工具和备件，以备不时之需。
二、常见故障及处理方法
1. 螺杆泵无法启动
可能原因：
（1）电源故障：检查电源线是否连接正常，电源是否正常供电。
（2）电机故障：检查电机是否运转正常，是否有异常声音。
（3）泵内部堵塞：拆卸泵体，清理泵内部杂物。
处理方法：
根据具体原因采取相应的处理措施，如更换电源线、电机或清理泵内部杂物。
2. 泵运转时噪音较大
可能原因：
（1）轴承损坏：检查轴承是否磨损或损坏。 （2）联轴器松动：检查联轴器是否松动，需要重新固定。
（3）螺杆与泵壳摩擦：检查螺杆与泵壳之间是否有摩擦现象。
处理方法：
根据具体原因采取相应的处理措施，如更换轴承、重新固定联轴器或调整螺杆与泵壳之间的间隙。
3. 泵出口压力异常
可能原因：
（1）进口阀门关闭：检查进口阀门是否关闭，导致泵无法正常工作。
（2）进口管道堵塞：检查进口管道是否有堵塞现象，导致泵无法正常工作。
（3）泵内部漏水：检查泵内部是否有漏水现象。
处理方法：
根据具体原因采取相应的处理措施，如打开进口阀门、清理进口管道或修复泵内部漏水。
4. 泵运转不稳定
可能原因：
（1）机械密封故障：检查机械密封是否磨损或损坏。
（2）进口压力不稳定：检查进口压力是否稳定，是否存在波动。
（3）泵内部杂物堵塞：检查泵内部是否有杂物堵塞。
处理方法：
根据具体原因采取相应的处理措施，如更换机械密封、调整进口压力或清理泵内部杂物。
三、维修注意事项
1. 在进行螺杆泵的维修前，必须切断电源，确保安全操作。
石油机械 ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ２００６年第３４卷第８期 ●检测诊断 ＢＰ网络在液压驱动螺杆泵故障诊断中的应用
李增亮 王庆楠 李成平 孙浩玉 赵新学 苗长山 （１，中国石油大学（华东）机电工程学院２．东营市产品质量监督检验所３．胜利石油管理局钻井工艺研究院） 摘要 由于故障振动指标具有非线性可分的相似性、故障与征兆的关系不确定性等特点，难 以有效地进行故障诊断，因此提出了基于ＢＰ神经网络的井下液压驱动螺杆泵机组故障诊断网络 的设计方法。详细介绍了网络的信号采集、处理和网络训练、诊断的处理。经初步验证，这种故 障诊断网络以较强分析功能和直观表现性，为准确、及时地确定液压驱动螺杆泵故障的发生和工 况趋势预测，提供了有力的技术支持。该方法还可用于采油机械装置的工况预测和故障诊断。 关键词ＢＰ神经网络液压驱动螺杆泵故障诊断 井下液压驱动螺杆泵机组是由井下液力螺杆马 达驱动螺杆泵进行采油举升的新型采油装置，具有 结构简单、适应性强、故障率低等优点 Ｊ。但是， 由于液压驱动螺杆泵深人地层工作，加上井下工况 恶劣，所以常常导致机组发生工作故障。机组的故 障可以通过振动表现出来，因此根据振动指标来对 液压驱动螺杆泵机组进行监测和诊断是一条行之有 效的途径 ｊ。但是故障振动的指标又具有非线性 可分的相似性、故障与征兆的关系不确定性等特 点，难以进行有效的故障诊断工作。ＢＰ神经网络 作为一种广泛应用的自适应非线性动力学系统模 型，能够将故障征兆域映射到对应的故障原因域， 从而实现故障振动的准确诊断。 液压驱动螺杆泵故障诊 断中ＢＰ神经网络应用方法 １．ＢＰ神经网络 ＢＰ神经网络是采用有导师算法的一种多层前 向神经网络，由输人层、隐层和输出层３个阶层构 成，其中隐层根据需要可以再分为多层。ＢＰ神经 网络的工作原理是：将输人样本从输人层输人，经 隐层向输出层传递，其间根据各层神经元激活函数 做加权计算，最终在输出层得到实际输出。如果输 出层得不到期望的输出，再按使网络输出层的误差 平方和达到最小的目标，通过连续不断地在相对于 误差函数斜率下降的方向上计算网络权值和偏差的 变化而逐渐逼近目标。每次权值和偏差的变化都与 网络误差的影响成正比，并以反向传播的方式传递 到每一层，直到达到期望目标 ．４ｊ。经过训练的ＢＰ 神经网络由于具有很强的非线性映射能力和柔韧 性，因此能够有效地将属于训练样本范围内的测试 样本进行分类和识别。 ２．液压驱动螺杆泵的主要故障 液压驱动螺杆泵主要有６种常见故障：定子脱 胶、定子磨损、转子裂纹、止推轴承松动、万向联 轴器松动和机组卡套松动。虽然故障的产生原因各 不相同，但都可以产生机组的异常振动，而且不同 的故障会产生不同的异常振动。所以，井下机组的 工况可以通过测量振动的方法来得到，并可使用机 组的振动测量值作为故障诊断网络的诊断依据。在 振动诊断中，利用ＢＰ神经网络能够有效地对螺杆 泵机组故障进行分类和识别。 ３．训练样本的采集和选择 将振动测量传感器（ｅＰ２ｕ速度计）装在井下 泵或螺杆马达的外壳上，负责测量液压驱动螺杆泵 工作时振动情况的数据，与电荷放大器、数据采集 卡和性能相对稳定的工业控制计算机一起构成液压 驱动螺杆泵振动监测系统，如图ｌ所示。液压驱动 螺杆泵的振动数据由振动测量传感器实测后，经信 号放大、收集和计算处理后输出。 在过滤振动信号的噪声后，取振动信号的频域 特征作为液压驱动螺杆泵井下机组６种常见典型故 障的故障征兆。设系统的基频为，，把整个频段分成 ８段，（０．０１—０．２５），，（０．２５—０．７５），，（０．７５一１） ，， Ｚ
