采油螺桿泵光桿扭矩和軸向力集成傳感器的研究.pdf

1、螺桿泵采油系統(tǒng)在粘度高、油氣比高、含砂量高、產(chǎn)量低的油田表現(xiàn)出不可替代的優(yōu)越性，并且其體積小、造價(jià)低、效率高的優(yōu)勢(shì)是其它任何采油設(shè)備都不具有的，因而近年來螺桿泵在國內(nèi)外的油田應(yīng)用越來越廣泛，具有廣闊的發(fā)展前景。
　　隨著螺桿泵采油系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，其工作過程中的高故障率逐漸受到現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的重視，高故障率大大影響了石油開采效率，這使得對(duì)螺桿泵工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的重要性凸顯了出來，根據(jù)已有的螺桿泵各種故障與表征參數(shù)的關(guān)系，學(xué)術(shù)

2、界認(rèn)為螺桿泵采油系統(tǒng)發(fā)生故障的主要征兆是扭矩、軸向力數(shù)值的變化。由于國內(nèi)外對(duì)螺桿泵采油系統(tǒng)的研究相對(duì)滯后，雖然學(xué)術(shù)界和工程界研究出了若干種用于螺桿泵健康狀況監(jiān)測(cè)的傳感器方案，但由于存在著種種問題，一直不能滿足螺桿泵實(shí)際工況的要求。
　　本文深入分析了螺桿泵的工作特點(diǎn)、螺桿泵用傳感器的性能需求，確定了螺桿泵用傳感器的設(shè)計(jì)原則，深入分析、比較了多種扭矩、軸向力測(cè)量方案和數(shù)據(jù)傳輸、通信方案，選擇了最合適的方案；建立了螺桿泵桿柱系統(tǒng)的靜力

3、學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型，分別進(jìn)行了受力分析，并計(jì)算出了扭矩、軸向力的近似值，對(duì)敏感元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建立了壓扭復(fù)合空心桿的Pro/E模型，進(jìn)行了基于ANSYS的應(yīng)力應(yīng)變分析，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)度校核，并確定了粘貼應(yīng)變片的位置，研究并確定了傳感器的封裝方案；根據(jù)設(shè)計(jì)原則選擇電路元器件，設(shè)計(jì)了放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，分析GPRS DTU的功能并進(jìn)行了選型，設(shè)計(jì)了單片機(jī)與GPRS DTU的接口電路；推導(dǎo)了扭矩、軸向力與輸出橋壓的關(guān)系式，編寫了數(shù)采節(jié)點(diǎn)的程序，對(duì)