螺杆泵工况综合参数诊断系统

螺杆泵工况综合参数诊断系统

目前螺杆泵已经在油田得到广泛应用，尽管历史不长，但已经显示出它的优越性。它具有尺寸小重量轻、维修方便、系统效率高、耗能低和一次性投资少的特点。尤其适应于高含砂和稠油井，而注聚合物后原油粘度增大，螺杆泵就更显示出它的优越性由于螺杆泵本身结构及其材质以及加工工艺的复杂性，致使螺杆泵的工作特性稳定性互换性较差。所以对螺杆泵的质量评估和工况诊断则尤为重要。由于应用时间短，螺杆泵的诊断方法和手段尚不完善，为此，根据螺杆泵的实际运行情况，设计了螺杆泵工况综合参数测试系统，为科学评价螺杆泵的性能提供了一种有效的手段螺杆泵采油也同其他采油设备一样，如果管理不当或产品质量有问题，也会出现一些故障由于螺杆泵采油的特殊性，各类故障的特征反映和诊断方法及处理方法同其他采油方法有所不同。一般的诊断方法有；电流法、蹩压法扭矩法电流法就是通过测试电机的工作电流，根据工作电流的大小诊断泵况；蹩压法就是通过关闭采油树回压闸门进行蹩压，来观测井口出油压力和套管压力进行诊断井下泵况的方法；扭矩法是通过测试光杆扭矩来诊断泵况的方法。一般螺杆泵井的某些故障单纯凭一种方法是很难准确诊断的，因此综合参数诊断系统就成为十分必要了。

2测试系统的功能与技术指标螺杆泵工况综合参数诊断系统是一种多参数测试系统，它能测试螺杆泵井的油压、套压电流电压、扭矩

和转速通过压力传感器测量采油树的油管压力及套管压力；通过电量传感器测试电机的工作电压和电流；通过专用扭矩传感器测试光杆的扭矩和转速，然后利用测量的参数对螺杆泵井的工况进行分析判断系统设计要求是：仪器系统自身能储存10口井的数据资料，根据需要随时显示测试和回放数据，与上位机通讯可把数据传送给PC机，以便对测量数据分析处理。

1%范围：O①扭矩测量精度②转速测量精度③电流测量精度④电压测量精度⑤油压测量精度⑥套压测量精度⑧可设置井口号，自动存储数据和测量日期及时间；3系统构成与工作原理螺杆泵工况综合参数诊断系统构成原理框图如所示系统构成有：CPU单片机系统、多路转换器、A/D转换电路、人机接口、显示电路、E2PROM串口通讯和电源电路等几部分。

系统的工作流程是：通过人机接口（面板）加电，CPU上电复位进入复位中断服务程序，对系统进行初始化，在显示窗口（8位LED）显示88888888约2s，之后显示6位时间信息XXXXXX（时、分、秒）系统进入等待测量状态按下某测量键，CPU识别后打通对应的信号通道，启动A/D转换，查询A/D是否转换结束，一旦转换完毕，CPU读入结果进行处理后，一方面送显示电路，一方面送E2PROM存储，至此一次采集完成循环上述过程，可以进行多数据采集按下全程测量键，CPU识别后扫描多路转换器，分别采集各参数，同时显示并存储系统框图CPU系统是由AT89C52单片机组成，片内程序存储器8kB，主时钟频率6MHz主要完成对系统的监控管理，

选择信号通道，信号采集处理对各测量参数进行量程归一化处理如电压传感器信号范围心20mA，经过电压转换变为1~ /D转换输出CPU 读入后，要把对应的量化值转换成对应的0~ 500V AC的值，以便显示和储存电流传感器信号范围4-20mA，经过电压转换变为1~5V，CPU读入A/D转换结果后，要把对应的量化值转换成对应的0 ~60A 量程油压、套压传感器信号范围0~放大到屮5V，CPU读入A/D转换结果后，要把对应的量化值转换成对应的屮20MPa量程扭矩传感器输出信号基频10kHz，信号范围0~1kHz，经CPU定时器T1读入转换成0~500N.m的量程转速传感器信号输出为0~500r/min，CPU定时器T0读入，不需要转换直接显示并存储多路转换电路由8选1数据选择器（CD4051）组成，在CPU控制下完成对信号的分时扫描。向A采用12位的转换器AD574AJD特点是12位逐次逼近型ADC，可选择12位或8位工作。本系统选择12位工作方式。574具有可控三态输出缓冲器，逻辑电平为TTL自身有基准电源+大误差为+1.2%，可输出1.5mA电流内部有时钟电路，不需外部接线通过改变外部接线，可以选择单极性或双极性模拟量输入人机接口电路，由键盘和编码器（2片74LS1488）组成键入参数通过中断方式请求CPU，CPU 识别后，进入响应中断服务子程序面板键盘结构框图如所示共有16个键，6个参数测量键（扭矩、转速、油压、套压）6个参数设置键（井口日期时间、设置定位、置数）1个全程测量键3个功能键（回放、通讯复位）面板键盘结构框图按下参数测量键，系统测量对应的参数。按下全程测量键，系统同时测量所有参数参数设置主要是对井

口、日期和时间进行设置。如井口设置操作为：先按下井口键，显示原井口号XXXX，再按设置键，后按定位键最高位闪烁，按置数键可以改变原值，后3位同理调整。键盘接口电路是由8/3编码器组成，通过2片1488串接实现16键盘的编码编码器的输出申请CPU中断，同时输出4位二进制编码送到P1口。在中断服务程序中，读入P1口内容进行判断键盘属性，以转移到对应测量程序。

串行通讯接口电路，主要用于测量系统和上位机（PC机）进行通讯把所有测量存储结果发送给PC机，通过专用配套分析软件，对螺杆泵工况进行综合诊断。

4结论螺杆泵综合参数诊断系统的设计开发，完全达到设计要求这种多参数测量系统，为螺杆泵工况综合分析诊断提供了全面的因素，使得分析结果更科学可靠对比传统的单参数分析诊断，有着明显的准确性，受到了工程技术人员的好评。对螺杆泵的多参数测量分析方法，是目前国内首家也是唯一一家提出并进行研究开发的单位，该技术尚属国内领先水平。具有很好的市场推广应用前景