螺杆泵工况综合参数诊断系统

1、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

2、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

3、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：O扭矩测量精度转速测量精度电流测量精度电 压测量精度油压测量精度套压测量精度可设置井口号，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、E2PR0M

4、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

5、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 500VAC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15V， 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01kHz,经CPU定时器T1读入

6、 转换成0500N.m的量程转速传感器信号输出为 0500r/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 CP

7、U，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