潛油電泵偏磨失效機(jī)理及對策

王傳宗

（大慶油田力神泵業(yè)有限公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

偏磨問題已經(jīng)成為影響潛油電泵正常運(yùn)行的主要問題之一，且會嚴(yán)重影響潛油電泵的使用壽命。技術(shù)人員需要找到潛油電泵偏磨的主要原因，并結(jié)合實(shí)際情況，制定處理對策，以提升潛油電泵的使用質(zhì)量與效率。

1 偏磨現(xiàn)象

潛油電泵偏磨失效的現(xiàn)象主要表現(xiàn)為以下2 個(gè)方面：①轉(zhuǎn)動(dòng)部分磨損現(xiàn)象。葉輪、泵軸等部位是發(fā)生磨損的主要位置。離心泵、保護(hù)器等是潛油電泵的重要組成部分，在離心泵的組成部分中，固定與轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)是相對的，所以二者在接觸過程中產(chǎn)生摩擦的概率較大；②固定部分的磨損現(xiàn)象。固定部分的磨損現(xiàn)象會呈現(xiàn)出被動(dòng)磨損的特點(diǎn)，泵頭、泵座是發(fā)生磨損的主要位置，利用青銅制作的方式對泵頭與泵座的付正套進(jìn)行處理，這種制作方法會出現(xiàn)很多問題，比如硬度較低、耐磨性不高等，當(dāng)受到撞擊之后，會讓其出現(xiàn)破碎的可能。殼孔會受到葉輪輪轂的影響出現(xiàn)偏磨問題。

2 偏磨失效機(jī)理

潛油電泵偏磨失效會受到很多因素的影響，在查清具體原因時(shí)技術(shù)人員要做好檢查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛油電泵偏磨失效的主要原因。潛油電泵偏磨失效的主要原因：①泵的揚(yáng)程發(fā)生變化，由于比較陡峭，出現(xiàn)的變化幅度較大，這樣就會讓供液與葉輪的浮動(dòng)出現(xiàn)變化，磨損便會發(fā)生在墊片上[1]；②徑向流是潛油電泵導(dǎo)輪液體的形式，沉沙現(xiàn)象比較常見，當(dāng)發(fā)生這個(gè)問題會就在泵中卡有沙子，也會發(fā)生偏磨損問題；③潛油電泵在運(yùn)行期間，也會出現(xiàn)很多問題，揚(yáng)程高葉片較長，矩形波就會在這時(shí)發(fā)生，且波動(dòng)幅度較大，當(dāng)井中的含水量較大時(shí)，潛油電泵會受到?jīng)_擊力的影響，使振動(dòng)效率更高，如果沙子較多，墊片發(fā)生磨損的情況加劇，使得葉輪發(fā)生的偏磨問題難以有效解決；④潛油電泵的楊程屬于單級別的，在葉輪推力的影響下就會出現(xiàn)葉輪止推磨損，很容易對葉輪造成破壞[2]。

3 偏磨故障診斷

目前在各大油田機(jī)械采油中潛油電泵的應(yīng)用十分廣泛，是油田穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)。但是由于潛油電泵的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會出現(xiàn)故障，潛油電泵偏磨故障便是其中一個(gè)。在對該故障問題進(jìn)行識別時(shí)，需要改變傳統(tǒng)的識別方法，提升故障檢測質(zhì)量與效率?？梢允褂肕atlab 對潛油電泵偏磨表征數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷[3]。

3.1 振動(dòng)信號的檢測原理

在對振動(dòng)信號進(jìn)行采集時(shí)，可以使用傳感器。通過石英壓電式傳感器的使用，對潛油電泵在工作過程中產(chǎn)生的加速度信息進(jìn)行提取。潛油電泵工作軸心位置與傳感器的Z 軸保持一致，在對潛油電泵工作狀況進(jìn)行分析時(shí)，加速度信號所選擇的為石英式壓電傳感器X 軸或者Y 軸。Matlab 在對振動(dòng)信號進(jìn)行分析時(shí)，可以對機(jī)械測試信號的時(shí)域與頻域進(jìn)行分析。

3.2 信號提取

首先要對加速度傳感器軸進(jìn)行選定，然后對參數(shù)進(jìn)行提取，提取的軸為X 軸，為對互相關(guān)進(jìn)行求出，先提取1 個(gè)正常值并對所有井進(jìn)行提取。然后針對提取的數(shù)據(jù)計(jì)算特征參數(shù)（平均值、互相關(guān)、方差等）。對提取搭配的特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。通過特征參數(shù)數(shù)據(jù)分析，能對偏磨情況進(jìn)行直觀的分析。

3.3 基于距離的分類

基于距離的可分性判斷，能為本次研究提供依據(jù)。在選擇各個(gè)樣本之后，在距離理論基礎(chǔ)上，能知道樣本間的距離越大，類內(nèi)分散度越小，也就說明類別的可分性也就越好。J（K）取值與分類能力之間呈現(xiàn)正比關(guān)系：J（K）=。

3.4 振動(dòng)對偏磨的影響

潛油電泵的級數(shù)較高，高達(dá)幾百級，每級都是由一個(gè)“浮套”在軸上的葉輪組成，在進(jìn)行級與級之間的導(dǎo)流過程中，葉輪與導(dǎo)輪的配對發(fā)揮著重要作用。在運(yùn)行期間，在導(dǎo)輪形成的環(huán)形空間中，葉輪可以在主軸的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。振動(dòng)問題會由很多因素引起，具體表現(xiàn)為潛油電泵的壓力出現(xiàn)波動(dòng)、泵殼發(fā)生彎曲、葉輪的旋轉(zhuǎn)不平衡等都會引起振動(dòng)。

就潛油電泵的運(yùn)行而言，運(yùn)行相對比較復(fù)雜，主軸上有力施發(fā)時(shí)，振動(dòng)就會在軸上出現(xiàn)，在葉輪與導(dǎo)輪之間會有一個(gè)大間隙，主軸的振幅不會超過這個(gè)間隙。兩個(gè)接觸面會在振動(dòng)的影響下出現(xiàn)摩擦，在表面上會出現(xiàn)微凸體粘著，主要是受到摩擦表面間的壓力影響。在摩擦的不斷加劇下，徑向間隙也會隨之變大，使得振動(dòng)加大。但是由于空間有限，振幅也受到限制，并能形成葉輪外緣與導(dǎo)輪內(nèi)孔面的帶沖擊的強(qiáng)烈摩擦，這樣潛油電泵的振動(dòng)出現(xiàn)[4]。潛油電泵在運(yùn)行期間，由于振動(dòng)會產(chǎn)生偏磨失效問題，對潛油電泵的有效運(yùn)行產(chǎn)生很大影響。

4 解決對策

潛油電泵偏磨失效要求技術(shù)人員及時(shí)對其進(jìn)行處理，確保潛油電泵能安全、可靠運(yùn)行，發(fā)揮潛油電泵在實(shí)際運(yùn)行中的可靠性與合理性，滿足行業(yè)實(shí)際需求。在制定解決對策時(shí)，主要通過以下4 個(gè)方面進(jìn)行。

4.1 優(yōu)化硬質(zhì)合金軸承的數(shù)量和分布位置

在處理之前，技術(shù)人員要對潛油電泵進(jìn)行現(xiàn)場拆檢，并嚴(yán)格按照偏磨機(jī)理進(jìn)行操作。通過現(xiàn)場拆檢，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)合金軸對于泵軸的扶正作用比較顯著，能夠?qū)ζ栴}進(jìn)行減弱或者具有一定的應(yīng)對效果。硬質(zhì)合金軸在150 方電泵離心泵中本身就有安裝，所以能對偏磨問題進(jìn)行有效應(yīng)對[5]。但是存在一個(gè)比較嚴(yán)重的問題，即硬質(zhì)合金軸安裝的間隔距離較長，達(dá)到120 cm，無論是從安裝的數(shù)量還是位置來看都不夠合理，扶正效果不夠理想。所以需要對硬質(zhì)合金軸的數(shù)量與位置進(jìn)行優(yōu)化，確保扶正的效果。技術(shù)人員針對實(shí)際情況，需制定可行的硬質(zhì)合金軸數(shù)量與位置扶正方案，將一級硬質(zhì)合金級間軸承設(shè)置在每節(jié)離心軸上，這樣就可以對硬質(zhì)合金扶正軸承的位置進(jìn)行優(yōu)化，這樣就可以從原來間隔120 cm 調(diào)整為90 cm，通過硬質(zhì)合金間軸承數(shù)量的增加，能有效提升扶正效果，確保潛油電泵在運(yùn)行期間的安全性與可靠性。

4.2 增加硬質(zhì)合金扶正軸承

技術(shù)人員對偏磨機(jī)組拆檢就可以對花鍵套出現(xiàn)破損的失效點(diǎn)進(jìn)行確定，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)失效點(diǎn)并有效處理。在偏磨機(jī)組的拆檢過程中會發(fā)現(xiàn)花鍵套偏磨現(xiàn)象發(fā)生的概率較大，有67%左右的會出現(xiàn)這種問題，可以看出扶正措施在泵頭與泵座的位置不夠可靠，并沒有對其進(jìn)行強(qiáng)制扶正，扶正效果并不理想[6]。因此技術(shù)人員要針對實(shí)際情況，普通的泵頭泵座可以使用硬質(zhì)合金扶正軸承的防砂泵頭與泵座進(jìn)行代替，這樣就可以使用兩幅硬質(zhì)合金扶正軸承扶正一節(jié)泵，通過強(qiáng)制扶正的作用起到扶正效果[7]。

4.3 應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展期間，需要在潛油電泵的偏磨問題處理時(shí)使用先進(jìn)的技術(shù)，確保能起到良好的扶正效果。合金扶正套在潛油電泵泵頭、泵座部位的運(yùn)用十分重要，確保在實(shí)際應(yīng)用中能進(jìn)行強(qiáng)制扶正，有效發(fā)揮提升技術(shù)的效果。在合金扶正套的運(yùn)用下，可以對潛油電泵進(jìn)行及時(shí)處理。一般情況下，潛油電泵中合金扶正套這種技術(shù)的有效運(yùn)用，能提升潛油電泵的應(yīng)用質(zhì)量，磨損問題能有效減少，并延長潛油電泵的使用壽命。

4.4 提升技術(shù)人員的綜合素養(yǎng)

潛油電泵的安全、可靠運(yùn)行對采油的有序開展具有重要意義，因此需要及時(shí)對潛油電泵偏磨失效問題進(jìn)行分析與識別，才能針對實(shí)際問題進(jìn)行處理。無論是在潛油電泵偏磨失效識別過程中，還是在對這個(gè)問題的處理期間，技術(shù)人員是關(guān)鍵所在。只有不斷提升技術(shù)人員的綜合素養(yǎng)，發(fā)揮其專業(yè)能力，才能確保對潛油電泵偏磨失效問題的有效識別與處理。所以油田需要對技術(shù)人才進(jìn)行培訓(xùn)，不斷提升技術(shù)人員的綜合素養(yǎng)，確保在潛油電泵的維護(hù)工作中發(fā)揮其重要作用。

5 結(jié)束語

大油田機(jī)械采油中潛油電泵的應(yīng)用十分廣泛，是油田穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。油田為達(dá)到提質(zhì)增效的目的，需要做好潛油電泵的有效管理。潛油電泵偏磨失效問題是影響潛油電泵可靠運(yùn)行的主要因素，因此技術(shù)人員要對潛油電泵偏磨失效機(jī)理進(jìn)行了解，并針對實(shí)際情況通過優(yōu)化硬質(zhì)合金軸承的數(shù)量和分布位置、增加硬質(zhì)合金扶正軸承、應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)等多種措施，不斷提升潛油電泵偏磨失效問題的識別，提升潛油電泵運(yùn)行的可靠性與合理性，滿足油田的生產(chǎn)與發(fā)展需求。