潛油電泵偏磨失效機理及對策

王傳宗

（大慶油田力神泵業有限公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

偏磨問題已經成為影響潛油電泵正常運行的主要問題之一，且會嚴重影響潛油電泵的使用壽命。技術人員需要找到潛油電泵偏磨的主要原因，并結合實際情況，制定處理對策，以提升潛油電泵的使用質量與效率。

1 偏磨現象

潛油電泵偏磨失效的現象主要表現為以下2 個方面：①轉動部分磨損現象。葉輪、泵軸等部位是發生磨損的主要位置。離心泵、保護器等是潛油電泵的重要組成部分，在離心泵的組成部分中，固定與轉動兩個部分的運動是相對的，所以二者在接觸過程中產生摩擦的概率較大；②固定部分的磨損現象。固定部分的磨損現象會呈現出被動磨損的特點，泵頭、泵座是發生磨損的主要位置，利用青銅制作的方式對泵頭與泵座的付正套進行處理，這種制作方法會出現很多問題，比如硬度較低、耐磨性不高等，當受到撞擊之后，會讓其出現破碎的可能。殼孔會受到葉輪輪轂的影響出現偏磨問題。

2 偏磨失效機理

潛油電泵偏磨失效會受到很多因素的影響，在查清具體原因時技術人員要做好檢查工作，及時發現潛油電泵偏磨失效的主要原因。潛油電泵偏磨失效的主要原因：①泵的揚程發生變化，由于比較陡峭，出現的變化幅度較大，這樣就會讓供液與葉輪的浮動出現變化，磨損便會發生在墊片上[1]；②徑向流是潛油電泵導輪液體的形式，沉沙現象比較常見，當發生這個問題會就在泵中卡有沙子，也會發生偏磨損問題；③潛油電泵在運行期間，也會出現很多問題，揚程高葉片較長，矩形波就會在這時發生，且波動幅度較大，當井中的含水量較大時，潛油電泵會受到沖擊力的影響，使振動效率更高，如果沙子較多，墊片發生磨損的情況加劇，使得葉輪發生的偏磨問題難以有效解決；④潛油電泵的楊程屬于單級別的，在葉輪推力的影響下就會出現葉輪止推磨損，很容易對葉輪造成破壞[2]。

3 偏磨故障診斷

目前在各大油田機械采油中潛油電泵的應用十分廣泛，是油田穩定生產的基礎。但是由于潛油電泵的結構比較復雜，在實際應用中經常會出現故障，潛油電泵偏磨故障便是其中一個。在對該故障問題進行識別時，需要改變傳統的識別方法，提升故障檢測質量與效率。可以使用Matlab 對潛油電泵偏磨表征數據進行判斷[3]。

3.1 振動信號的檢測原理

在對振動信號進行采集時，可以使用傳感器。通過石英壓電式傳感器的使用，對潛油電泵在工作過程中產生的加速度信息進行提取。潛油電泵工作軸心位置與傳感器的Z 軸保持一致，在對潛油電泵工作狀況進行分析時，加速度信號所選擇的為石英式壓電傳感器X 軸或者Y 軸。Matlab 在對振動信號進行分析時，可以對機械測試信號的時域與頻域進行分析。

3.2 信號提取

首先要對加速度傳感器軸進行選定，然后對參數進行提取，提取的軸為X 軸，為對互相關進行求出，先提取1 個正常值并對所有井進行提取。然后針對提取的數據計算特征參數（平均值、互相關、方差等）。對提取搭配的特征參數數據進行保存。通過特征參數數據分析，能對偏磨情況進行直觀的分析。

3.3 基于距離的分類

基于距離的可分性判斷，能為本次研究提供依據。在選擇各個樣本之后，在距離理論基礎上，能知道樣本間的距離越大，類內分散度越小，也就說明類別的可分性也就越好。J（K）取值與分類能力之間呈現正比關系：J（K）=。

3.4 振動對偏磨的影響

潛油電泵的級數較高，高達幾百級，每級都是由一個“浮套”在軸上的葉輪組成，在進行級與級之間的導流過程中，葉輪與導輪的配對發揮著重要作用。在運行期間，在導輪形成的環形空間中，葉輪可以在主軸的帶動下轉動。振動問題會由很多因素引起，具體表現為潛油電泵的壓力出現波動、泵殼發生彎曲、葉輪的旋轉不平衡等都會引起振動。

就潛油電泵的運行而言，運行相對比較復雜，主軸上有力施發時，振動就會在軸上出現，在葉輪與導輪之間會有一個大間隙，主軸的振幅不會超過這個間隙。兩個接觸面會在振動的影響下出現摩擦，在表面上會出現微凸體粘著，主要是受到摩擦表面間的壓力影響。在摩擦的不斷加劇下，徑向間隙也會隨之變大，使得振動加大。但是由于空間有限，振幅也受到限制，并能形成葉輪外緣與導輪內孔面的帶沖擊的強烈摩擦，這樣潛油電泵的振動出現[4]。潛油電泵在運行期間，由于振動會產生偏磨失效問題，對潛油電泵的有效運行產生很大影響。

4 解決對策

潛油電泵偏磨失效要求技術人員及時對其進行處理，確保潛油電泵能安全、可靠運行，發揮潛油電泵在實際運行中的可靠性與合理性，滿足行業實際需求。在制定解決對策時，主要通過以下4 個方面進行。

4.1 優化硬質合金軸承的數量和分布位置

在處理之前，技術人員要對潛油電泵進行現場拆檢，并嚴格按照偏磨機理進行操作。通過現場拆檢，發現硬質合金軸對于泵軸的扶正作用比較顯著，能夠對偏磨問題進行減弱或者具有一定的應對效果。硬質合金軸在150 方電泵離心泵中本身就有安裝，所以能對偏磨問題進行有效應對[5]。但是存在一個比較嚴重的問題，即硬質合金軸安裝的間隔距離較長，達到120 cm，無論是從安裝的數量還是位置來看都不夠合理，扶正效果不夠理想。所以需要對硬質合金軸的數量與位置進行優化，確保扶正的效果。技術人員針對實際情況，需制定可行的硬質合金軸數量與位置扶正方案，將一級硬質合金級間軸承設置在每節離心軸上，這樣就可以對硬質合金扶正軸承的位置進行優化，這樣就可以從原來間隔120 cm 調整為90 cm，通過硬質合金間軸承數量的增加，能有效提升扶正效果，確保潛油電泵在運行期間的安全性與可靠性。

4.2 增加硬質合金扶正軸承

技術人員對偏磨機組拆檢就可以對花鍵套出現破損的失效點進行確定，可以及時發現失效點并有效處理。在偏磨機組的拆檢過程中會發現花鍵套偏磨現象發生的概率較大，有67%左右的會出現這種問題，可以看出扶正措施在泵頭與泵座的位置不夠可靠，并沒有對其進行強制扶正，扶正效果并不理想[6]。因此技術人員要針對實際情況，普通的泵頭泵座可以使用硬質合金扶正軸承的防砂泵頭與泵座進行代替，這樣就可以使用兩幅硬質合金扶正軸承扶正一節泵，通過強制扶正的作用起到扶正效果[7]。

4.3 應用先進技術

在現代科學技術快速發展期間，需要在潛油電泵的偏磨問題處理時使用先進的技術，確保能起到良好的扶正效果。合金扶正套在潛油電泵泵頭、泵座部位的運用十分重要，確保在實際應用中能進行強制扶正，有效發揮提升技術的效果。在合金扶正套的運用下，可以對潛油電泵進行及時處理。一般情況下，潛油電泵中合金扶正套這種技術的有效運用，能提升潛油電泵的應用質量，磨損問題能有效減少，并延長潛油電泵的使用壽命。

4.4 提升技術人員的綜合素養

潛油電泵的安全、可靠運行對采油的有序開展具有重要意義，因此需要及時對潛油電泵偏磨失效問題進行分析與識別，才能針對實際問題進行處理。無論是在潛油電泵偏磨失效識別過程中，還是在對這個問題的處理期間，技術人員是關鍵所在。只有不斷提升技術人員的綜合素養，發揮其專業能力，才能確保對潛油電泵偏磨失效問題的有效識別與處理。所以油田需要對技術人才進行培訓，不斷提升技術人員的綜合素養，確保在潛油電泵的維護工作中發揮其重要作用。

5 結束語

大油田機械采油中潛油電泵的應用十分廣泛，是油田穩定生產的關鍵所在。油田為達到提質增效的目的，需要做好潛油電泵的有效管理。潛油電泵偏磨失效問題是影響潛油電泵可靠運行的主要因素，因此技術人員要對潛油電泵偏磨失效機理進行了解，并針對實際情況通過優化硬質合金軸承的數量和分布位置、增加硬質合金扶正軸承、應用先進技術等多種措施，不斷提升潛油電泵偏磨失效問題的識別，提升潛油電泵運行的可靠性與合理性，滿足油田的生產與發展需求。