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1.2 潜油电泵机组概述

潜油电泵机组[1]作为油田开发的重要机械采油设备，具有排量大、扬程高等特点，其作用就是将井下的液体抽送到地面。可广泛应用于停喷后的高产油井、高含水井、深井及定向井中，是油田实现高产稳产的重要手段之一。

潜油电泵机组主要由三个部分组成：

（1）井下部分：潜油电机、保护器、分离器、油气潜油泵、潜油电缆；

（2）辅助设备：扶正器、单流阀，泄油阀、井口穿越器、接线盒

（3）地面设备：定频驱动、降压变压器、控制柜；变频驱动，降压变压器、

典型潜油电泵机组系统如图1-1。

图 1 1  潜油电泵机组结构图

潜油电泵井口是一个偏心并带有电缆密封装置的特殊油管挂，既可以密封动力电缆出口，又可以承受全井管柱及电泵机组的重力。

潜油电机是整个潜油电泵系统的动力源，一般使用三相鼠笼式异步电动机，它把电能转化为机械能，从而驱动潜油离心泵抽取地下的原油。当电源频率为50Hz时，潜油电机的额定转速在2850r/min(转/分)左右。使用时，根据油井产量、扬程、排量、井液及不同规格的套管，可选用不同功率和不同直径的潜油电机，并且潜油电机可以串联使用。

潜油电泵是一种多级离心泵，由导轮、多级叶轮、泵轴、泵壳体和上下接头等组成。在通常的应用中，电泵接在油管柱上，下到井液面之下进行抽油。在油井中，潜油电动机将电能转化为机械能并传递给潜油泵，机械能驱动泵轴转动从而使潜油泵内的叶轮高速旋转，将原油从井中抽送至地面集输系统。潜油泵的扬程H为各级叶轮扬程h(也叫叶轮单级扬程)之和：

式中 为叶轮的级数。

目前常用潜油泵的叶轮级数一般为150～450级，这种特殊性质决定了潜油泵的外部结构又细又长。潜油电泵的叶轮和导轮装配在一起逐级传导液流。导、叶轮之间装有上下止推垫片，泵工作时，液体产生的轴向力推动导轮，经止推垫和垫片构成的摩擦副把轴向力传给导轮，再经过逐级导轮传递给泵壳[5]。

当潜油电泵的压力、排量出现波动时，电泵主轴变弯曲而产生交变载荷，叶轮旋转不平衡，或泵壳弯曲， 都会引起电泵主轴产生振动。

事实上, 潜油电泵的实际运行状况更为复杂。由于叶轮与主轴一起在导轮形成的很小环形空间内高速旋转, 因此当激发力施加在主轴上引起振动时, 主轴横向振幅即最大挠度不可能超出叶轮与导轮间的最大间隙。潜油电泵高速转动时，在偏心力作用下，致使泵轴发生弯曲，这样会磨损导、叶轮，并导致摩擦副的磨损损坏，这要就加速了导、叶轮的磨损。导、叶轮的磨损和泵轴弯曲引起扶正轴承磨损，并产生振动。随着振动的加剧, 振幅受导轮内壁限制, 形成叶轮外圆面与导轮内孔面的带冲击的强烈摩擦，从而形成电泵机组的振动, 导致各级泵的不平衡和电泵主轴的微小弯曲, 并通过金属接触面传给保护器、电机, 加速了电泵机组的损坏, 甚至引起电泵机组的失效。图1-2为偏磨过的泵轴，图1-3为偏磨过的潜油电泵叶轮及导轮。

  偏磨的泵轴  偏磨过的潜油电泵叶轮及导轮

1.3 课题研究现状

1.3.1 潜油电泵机组故障分析及诊断研究现状

1.3.2 振动测试在旋转机械设备故障诊断中的研究现状

1.3.3 振动检测在潜油电泵机组故障诊断中的应用现状

1.4 模式识别的相关理论和知识 (责任编辑：qin)