采油机械设备状态监测与故障诊断技术

王若晗

（辽河油田高升采油厂，辽宁盘锦 124010）

0 引言

随着石油需求量的不断增加，不仅要求油田机械设备的生产技术愈来愈先进，还需要确保机械设备能够符合耐高温、高压的要求，防止发生设备爆炸、燃烧现象。所以，油田企业对于机械设备的要求也变得更加严格，机械设备必须符合安全生产标准，油田企业应该及时、全面检查采油机械设备的运行状态，防止在机械设备在运行中发生故障，企业还要安排专门的技术检测人员监控设备的整体运行状态。

1 采油机械设备的故障诊断过程

油田设备故障诊断是在特定工作环境下，依据机械运转过程中的相关信息判断机械设备的工作状态是否正常，如果处于异常工作状态，这时需要找出机械设备发生故障的真实原因和故障部位，并预测出设备的工作状态变化，其实质主要是识别机械设备的运行状态。设备故障诊断可以分为3 步：①检测出设备的关键信号；②在被检测出的特殊信号中发现征兆；③开展设备故障识别模式。这种故障诊断基于故障事件原因，并不能减少设备故障引起的大量损失，故障预防和故障检测阶段主要是采集特定信号并将其特殊处理，从多个角度评估机械设备的运行状态，按照设备的具体化差异采取相应的措施。

2 采油机械设备状态检测技术分析

（1）声发射监测技术。声发射监测技术在油田的压力容器和管道、海洋石油的检测和结构变化得到广泛的应用。大庆油田、燕山石化等专业的石油石化企业对于大型声发射监测设备进行压力容器的专业检验。声发射监测技术不仅避免由于压力容器的压力超负荷导致的安全隐患问题，保障压力容器的正常运行，还很大程度上减少压力容器的检验时间，使油田的经济收益不断增加。

（2）噪声监测技术。噪声监测技术主要是对于噪声的采集，处理特定信号并识别其运行状态，这能够最大限度地实现机械设备的有效监测。如今部分油田的通井机评价标准、注水泵站的高压电机以及其运行状态监测已经成为噪声监测的一部分，而不同环境的噪声监测自然也是不同的。在实验室环境下，必须选择较为精确的噪声测量仪器；工作环境下通常选取常规便携式检测仪器；稳定环境下最常采用的是普通声级计；相反非稳定环境需要对噪声进行统计测量，因此选择积分声级计的测量方式，如果非稳定环境的噪声测量范围较大，可以采用较多的声级计与数据处理装置。

（3）振动监测技术。振动检测技术是一项参考设备的振动频率及其特征变化检测设备实际运行状态的技术。一般情况下，设备的振动信号会体现设备现阶段的运行状态变化以及特征信息，可以反映设备的不同故障变化，而且监测的范围主要包括旋转设备、往复机械以及机械轴承等。通常情况下，振动监测技术的核心参数是设备振幅，分为3 种形式：位移表示设备的振动幅度的高低；加速度表示速度在一定时间内的快慢变化；速度表示设备振动的快慢。而且设备发生故障的情况不同，则监测工作所需要监测的工作参数也是不同的。

3 采油机械设备故障诊断技术分析

（1）油液分析技术。一般情况下，油田机械设备的运行状态监测对于设备故障检测和工作效率检测具有重要的参考意义，还有机械设备的安全诊断，这都能够最大限度地避免机械设备发生故障问题。对于油田机械设备的监测主要是监测设备在工作过程中的运行状态，故障判断就是通过对机械设备运行状态的监控，在这个过程中收集的监测数据按照流程进行处理分析，最终对于设备的工作状态有一个基本的判断。

油液分析技术是一项可以全方位地监测设备运行状态的技术，它不仅能够维持采油机械设备的正常运行情况，还能对机械设备的运行周期实施评估预测，从而确保采油机械设备的运行状态能够符合正常工作需求。油液分析技术中最常使用的有气相分析、润滑油检测等。油液诊断技术主要包括油液分析技术、油液智能监控技术以及磨粒自动识别技术等。磨粒自动识别技术就是在铁谱分析的研究基础上进行优化处理，依据磨粒的特征识别记录磨粒的形态变化过程，并将其特征参数记录在数据库内加以诊断分析。而油液监测智能系统可以将传统的油液检测技术进行改进，将其变成更加智能化的新型技术，可以将比较复杂的信息进行简单化处理，使机械设备的监测效率有所提升，因此使用智能化辅助手段处理复杂繁琐的信息，不仅能够最大程度地保证检测速度，还能确保机械设备的监测质量。

（2）无损探伤技术。无损探伤技术对于采油机械设备的检测具有十分重要的意义，并且广泛地应用于采油过程中的设备维护，主要包括监测长输管道设备以及相关石油化工装置等。而无损探伤技术中最频繁使用的有超声波检测、磁粉检测等，对此技术进行如下分析：①射线检测技术。这项技术的检测对象既包含金属部件还包含非金属部件，而金属部件的检测应用会更加广泛。为了确保在油田检测过程中的检测效率，检测对象定位在油田机械设备中的高压容器；②磁粉检测技术。这项技术主要是依据铁磁效应检测原理，识别油田机械设备的磁导率及其变化，对其展开磁化反应，让周围磁场发生畸变，漏磁场的形成将磁粉吸引过来，这就很大程度上能判别出磁粉的形态变化，从而找到油田机械设备中有可能存在的缺陷；③超声检测技术。这项技术被广泛地应用于油田机械设备的无损探伤工作中，它的检测原理是通过对超声波的检测，并分析机械设备的反射与散射，最终得到一个油田机械设备的大概分析，从而实现机械设备的较为完整的检测，例如机械设备的力学变化环节；④渗透检测技术。油田机械设备的被检测表面通过加入较强液体加以浸润，通过比较被检测的设备表面的渗透能力，让液体渗透进机械设备的缝隙中，同时还能很好地对机械设备表面的液体进行有效清除。依据毛细管原理，可以彻底清除设备表面残留的液体，最终发现设备的潜在故障；⑤涡流检测技术。这项技术的应用原理是通过电磁感应对油田机械设备的相关部件进行检测，让油田机械设备中涡电流符合通过导电固件原理，然后对涡电流有一个基本的分析，从而确定油田机械设备中的故障问题。

4 采油机械设备状态监测与故障诊断技术的发展前景

随着经济和科技的高速发展，计算机技术广泛地应用于在油田机械设备的状态监测与故障诊断，油田企业的机械设备变得更加精细、复杂和先进。因此，使油田机械设备的状态监测和故障诊断变得更加困难，为了确保油田机械设备的检测过程中检测得更加完全，也使监测设备的准确度得到保证，因此就需要对机械设备的故障诊断技术进行一定的创新，利用更加先进的技术，进而完成油田机械设备的故障检测。

（1）智能系统。随着科学技术的飞速发展，智能系统在油田机械设备的运行检测中得到非常广泛的应用，并且检测效果也十分显著。智能系统的技术核心在于将计算机技术应用于机械设备的状态检测中，这种计算机程序系统可以通过一系列传感器对油田机械设备采取全面检测，并对机械设备的监测数据进行处理分析，分析出设备的运行规律，可以对于人类的思想过程有一个大概的分析，模仿其思维意识，学习更加专业的知识，并通过长期的经验累积能够把更加完善地应对油田机械设备中出现的故障问题。

（2）建立人工神经网络模式。人工神经网络的运行模式就是通过对数据单元和非线性信息的分析处理，它可以通过人类神经元模式特点将网络中繁杂的信息进行简化处理，对油田机械设备的故障信息进行及时处理，并对其故障问题进行特定分析，从而推动油田机械设备的运行状态监测趋于现代化、智能化。

（3）注重油田全员发展。科技水平正在不断发展中，油田企业机械设备的管理水平也变得更加精细，因此油田机械设备的状态监测与故障诊断的发展也倾向于油田企业的全部成员。当前，油田企业参与油田机械设备的状态监测与故障诊断的成员主要可以分为3 种：①对油田企业检测机械设备的重要决策人员；②监测油田机械设备过程的人员；③对油田机械设备进行现场监控的人员。这些油田企业检测机械设备运行状态的工作人员应该得到重视，可以对他们进行定期专业培训，提高其专业技能的掌握，让其在各自岗位上有更大的发挥空间，这也使设备状态监测与故障诊断更加准确和高效。

5 结束语

总而言之，重点分析油田机械设备状态检测技术以及故障诊断技术，可以从中发现，如果想降低油田机械设备运行过程中发生的故障概率，使采油产量得到大幅提升，就要求定期监测油田机械设备的运行状态，从而保障全部机械设备的运行状态符合正常要求。只有这样，在油田机械设备发生故障的情况下，才能够在第一时间对机械故障问题更好地解决，使设备的维护工作效率更高，使油田企业获得更大的经济收益。