油井出砂高频振动信号采集监测系统

油井在生产过程中适度出砂开采可以降低成本、提高开发效率和油井产能。通过室内模拟油井出砂环境实验，研发了一套对油井出砂产生的高频振动信号进行实时监测的系统。该系统通过对不同粒径的砂粒撞击管壁产生的高频振动信号进行时频分析，确定了砂粒撞击管壁产生的振动信号所在的频率段为10 000～20 000 Hz，得到了油井出砂状态下砂粒的振动特征频率，进而获得了不同出砂量与信号时域幅值和自功率谱幅值的关系曲线，实现了对油井出砂量的实时检测，验证了高频振动信号监测油井出砂的可行性。     

油井液液固三相流出砂监测技术研究

通过对油井出砂特征的研究,设计了一套基于高频振动信号监测的稠油油井出砂监测系统。分析了非牛顿流体液液固三相流的流动特性,用Fluent软件模拟出弯管处流体的流动特性,采用ANSYS的LS-DYNA程序进行有限元分析,得到不同速度和不同粒径下的砂粒对管壁产生的应力。为得到出砂监测信号与出砂参数之间的关系,验证出砂监测系统的有效性,在不同参数条件下设计了多组试验,并对其进行对比分析。分析结果表明,在含砂质量分数、砂粒粒径、流体黏度和流体含水质量分数一定的情况下,随流体速度v增大,信号最大时域幅值Y呈二次方形式增长,其拟合函数为:Y=1.372 8v2-6.086 5v+7.094 8;出砂监测功率谱模型为:P=2 800Q+7.9×109D2+35.67v3+1 021η-180lnμ+13。     

稠油出砂监测系统设计及实验室评价

出砂监测方法主要有声测法和ER法。声测法主要应用于气井出砂和稀油出砂的监测中,ER法则存在寿命短、监测延迟等问题。为此,研制开发了稠油出砂监测系统。该系统利用加速度传感器采集砂粒撞击引发的高频振动信号,并通过专门的计算机软件对出砂振动信号进行时域分析、频域分析。在实验室条件下模拟了一定粘度原油在不同含砂量条件下的信号特征。试验结果表明,稠油出砂监测系统在原油粘度100 mPa.s以上、含砂质量分数超过0.05%、砂样粒度大于100目时,能够明确感知出砂量的变化;在砂样粒度、携砂流速等固定的条件下,随着含砂量的增加,出砂振动信号的均方根值、功率谱幅值、方差值等信号特征值不断增大且规律明显,验证了系统的可行性。     

利用齿轮传动系统振动信号时域参数预测系统工况的研究

以齿轮传动系统为研究对象,用多通道振动采集仪采集得到不同工况和工作参数下设备的振动信号,采用高阶平滑方法合理分离了各种频率成分的振动信号,并对分离后的信号进行基元分段处理,以及对分段信号的时域参数进行了统计。研究表明,采用时域双参数和多参数空间分布描述能够更加稳定、可靠地反映齿轮系统的运动状态,获得较为稳健的时域参数量化关系表达式。在此基础上也较为准确地实现了系统工况的识别与齿轮工作参数的预测。     

面向油田注水设备的振动信号分析和诊断系统

以油田大型注水设备的振动信号为研究对象,在深入油田生产实际调研的基础上,开发了面向油田注水设备的振动信号分析和诊断系统。在介绍系统的整体设计后,详细说了系统的信号分析设计、传感器的选择与布置,以及数据分析软件的设计。最后以某泵站3#、4#、5#注水泵机组为现场应用对象,对机组进行实际监测与分析,得出一系列状态监测结果,其中5#机组的轴承振动信号与机组轴承内圈偏磨相符合。     

高频脉冲电脱水机理浅析

高频脉冲电脱水是近几年来发展起来的一种新的电脱水方法。它是在常规电脱水的电压输出波形上叠加了一个高频脉冲信号而形成的。它能使原油乳状液中的水颗粒充分吸收足够的能量；使乳状液中的水颗粒的振动幅度增大；使其与相邻的水颗粒碰撞机会增多，以达到提高脱水效率的目的。     

钻头振动波井眼防碰监测系统及其现场试验

现有的井眼防碰检测技术均建立在井眼测量轨迹数据和钻进中对异常现象判断的基础上,由于各项数据误差及井下情况的不确定性,致使防碰作业存在极高的危险性。为此,根据现场实际防碰钻进时人工监听方法得到的启发,研发了钻头振动波井眼防碰监测系统：通过安装在套管顶端的加速度传感器采集井下沿套管传播的钻头破岩时产生的振动信号,并对信号进行特征提取以判断钻头趋近邻井套管的程度,利用计算分析软件实现信号特征显示,当信号特征值超过门限值时实现报警,由定向井工程师及时进行井眼防碰扫描,决定是否改变井眼轨迹。通过对比分析不同工况下监测系统采集振动信号的时域特点,认识到钻头钻速、钻压对钻头振动信号的影响,经过频域分析得到钻头振动信号的频域范围在200～400 Hz。该监测系统操作简单、不影响正常的油气井生产及钻井施工,目前已经在中国渤海、南海等区块进行了先导性试验,为井眼防碰技术发展提供了一条新的技术思路。     

往复式压缩机冲击故障诊断技术研究

往复式压缩机的冲击性故障大多属于高频振动,且冲击较大,十字头周围是最能捕捉冲击类故障的部位。因此,建立了基于冲击次数进行诊断的方法。将该方法与在线监测系统相融合,采集隔距件的整周期冲击信号,利用门限自学习及信号拼接技术实现冲击次数计算,同时满足振动监测及冲击诊断需求。试验结果表明,冲击次数对载荷调节器调节不当及阀片故障很敏感,可以配合在线监测系统对故障进行有效监测;软件与硬件相结合的方式,不仅可以大大降低成本,也可与在线监测系统有效融合,可提高往复式压缩机的安全系数,预防严重事故的发生,具有较高的经济效益。     

球型聚丙烯颗粒振动带电特性影响实验研究

为研究化工物料颗粒在振动过程中带电特性影响因素及影响规律,采用球形聚丙烯(PP)单/多颗粒在筛分仪内振动带电方式,分别在不同筛分仪振荡幅度、振荡时间、环境湿度以及不同PP颗粒粒径、振动颗粒总数目的条件下,对PP颗粒带电速率及带电饱和量进行测试。结果表明：振荡幅度、振荡时间、环境湿度及颗粒粒径等因素对PP单颗粒静电带电速率及带电饱和量均有重要影响;环境湿度越大,颗粒带电量越小;随筛分仪振幅增加,颗粒振荡摩擦越剧烈,促进了颗粒-筛网壁间电荷转移,颗粒带电量增大;随振荡时间的增加,颗粒带电呈指数型增加并趋于饱和,同时其饱和带电量随颗粒粒径的增大而增大。但颗粒粒径增大,颗粒质量增加,导致颗粒带电荷/质比减小。通过控制粒径及振荡和筛分时间,可合理控制绝缘聚烯烃颗粒产品静电带电量。     

机组在线振动监测与诊断技术在预测维修中的应用

运用机组在线振动监测系统提供的振动趋势、频谱分析等手段,对机组运行中产生的振动信号进行诊断,准确判断了设备的故障,实现了预测维修。     

重型石油减速器在线监测与故障诊断系统研究

针对当前大型石油钻采传动设备在线监测与故障诊断问题,开发设计了基于虚拟仪器的重型石油减速器在线监测与故障诊断系统。该系统首先对减速器振动信号进行在线监测和分析,实现对减速器的早期故障诊断,并调用MATLAB软件对离线信号进行频域功率谱和ZOOM-FFT细化分析。现场测试结果表明:对振动波形图在线监测初步判断减速器存在故障,改变转速参数,将转速为525和1 030 r/min时的振动信号进行对比,发现振动明显加剧,除波形因子变化不大以外,其他指标均增加,峭度值大于4,存在冲击性振动和间隙过大等问题,但故障部位不明确;对该故障时间段的数据进行功率谱和细化谱分析,频谱图中出现了高速轴转频17. 2 Hz左右的边频带,由此分析高速轴出现故障;现场拆开减速器进行检查,发现高速轴齿轮发生断齿,分析结果与实际情况一致,验证了该系统的有效性和精确性。研究结果可以为石油钻采传动设备的故障诊断提供参考。     

在线监测系统在突发性设备故障中的应用

压缩机呈无规律阶段性波动后突发剧烈振动，在无法用便携式测振仪捕捉波动高点时的振动信号的情况下，运用临时在线监测系统成功采集到该信号，然后采用频谱分析法对其进行分析，找出了压缩机突发剧烈振动的原因。     

基于混沌理论的往复泵故障特征提取方法

特征提取是往复泵状态监测与故障诊断的关键环节。往复泵的振动信号含有丰富的频率成分,大量的高频成分使得确定的时间延迟过小,导致重构的相空间难以充分恢复系统的动力学行为。分别利用小波包奇异值分解(WPSVD)降噪方法和小波包迭代奇异值分解(WPISVD)降噪方法对往复泵振动信号进行降噪以获得整体信号和低频部分信号;利用C-C方法合理地确定低频部分的相空间重构参数;利用得到的相空间参数提取整体信号的关联维数和最大Lyapunov指数。结果表明,关联维数和最大Lyapunov指数可作为往复泵故障诊断的特征量。     

稠油油田出砂地面实时监测技术

疏松砂岩稠油油田储层岩石强度较低,开发时易导致出砂。为了保持油田长期稳产,需要对油井出砂情况进行实时监测。基于振动信号监测技术,研发了一套适用于稠油油田的实时出砂监测系统,采用非置入式加速度传感器测量砂粒撞击管道产生的振动,通过对信号的滤波、时域分析、频谱分析、功率谱分析,建立信号特征与油井出砂之间的关系,实现对油井出砂量的监测。在实验室内搭建了测试平台,采用柴油、水作为流动介质,分别改变砂粒粒度、含砂量、含水率、流速等条件,对监测系统的能力进行测试。测试结果表明,在流体介质黏度小于250 mPa·s 时,系统能实现对44 μm 砂粒的测量。本监测系统在现场8 口井上进行了试验应用,结果表明,系统监测结果与油井实际生产情况一致性较好。稠油油田出砂地面实时监测技术可用于开发井的出砂监测,有利于提高油田管理效果。     

基于LabVIEW编程环境的振动信号数据采集分析系统

基于LabVIEW编程环境的振动信号采集分析系统是一输入为16信道、8路LVDT输入通道,可生成多种类型信号的采集分析系统.它可用于振动信号和振动结构的详细分析和研究.该系统在美国NI公司LabVIEW虚拟仪器开发平台上研制和开发,利用LabVIEW可视化技术,创建、开发多种不同功能的仪器组合,人机界面友好,实现了对多通道振动信号数据进行采集和分析的技术设想.     

五柱塞泵机组振动试验测试与振动特性分析

对五柱塞泵机组的振动激励源进行了分析研究，并对主要激励振动频率进行了分析、计算；对试验泵组机身表面振动信号的全面测试与频谱分析研究，为利用振动信号对柱塞泵机组进行状态监测与故障诊断、实现由定期维修制过渡到预测维修制奠定了实验与理论分析基础。     

钻机远程在线监测及故障诊断系统研究

为了实现对野外钻机的有效监测,提前预防设备故障的发生,开发了钻机远程在线监测及故障诊断系统。介绍了系统的工作原理及总体构架,给出了各个子系统的硬件配置和功用说明,描述了系统实现的主要功能,如振动、温度等数据采集与存储、仪表和电控状态监测、数据的远程在线传输、振动信号分析和智能故障诊断。该系统以钻井现场为采集平台,将计算机技术、传感器技术、信息融合技术、远程通信技术、数据库技术与设备诊断技术相结合,实现钻机主设备的全运行周期的监测与管理。该系统监测模块灵活方便、通信模块安全可靠、诊断模块功能强大,可满足分散钻机远程在线监测及故障诊断的需求。     

钻井管柱振动信号系统仿真研究

为了了解管柱内部信号传递的过程与规律以及各种信号的组成,通过建立信号传递过程模型,基于Windows平台,利用Delphi开发工具开发了管柱振动系统仿真软件,对管柱振动信号进行了仿真分析,提出了开展管柱振动信号测试分析的步骤和方法,同时利用室内管柱振动试验对该方法的有效性进行了验证。分析结果表明,管柱振动信号波形大体上分为结构类信号和传递类信号,结构类信号在时域上往往在特定的时刻出现,传递类信号往往随测量系统的变化而相应变化;在管柱物理参数不变的情况下,可以利用结构类信号来确定管柱的几何结构以及撞击信号的源特征;通过分析传递类信号的变化规律可以获得管柱长度、敲(撞)击位置、传播速度、透射系数及反射系数等各种有用信息。研究结果为新的管柱振动信号解释方法的创立创造了一定条件,也为井下管柱的故障诊断、定位,管柱系统特性参数的确定以及信号分析提供了依据。     

海上多平台井眼防碰监测系统设计

为了弥补常规的井眼防碰技术存在的实时性不强等不足,同时确保多平台加密调整井的安全,研制了基于无线数据传输的海上多平台井眼防碰监测系统。该系统通过传感器检测钻头破岩振动波传至邻井套管头的信号,无线数据传输装置发射和接收多平台套管头振动信号,由计算机软件处理获取防碰预警信息。有线传输与无线传输试验结果对比表明,2种方式下信号的特征基本一致,证明无线数据传输具有高保真性,不影响监测的实时性。模拟试验结果表明,系统在海湾地区相距2.4 km处仍能传递高质量的振动信号,满足多平台井眼防碰监测要求。     

基于振动传感器的油气输送管道监控报警系统

本文系统叙述了油气输送管道监控报警系统的原理。该系统利用振动传感器采集油气管道的振动信号,并通过数字信号处理将异常振动信号的特征提取出来,传榆给监控终端,可以快速有效地发现油气管道出现的异常现象,起到监控报警的作用。