鉆井機械故障診斷技術(shù)分析

【摘要】近年來，隨著我國石油化工行業(yè)的快速發(fā)展以及鉆井技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們開始越來越關(guān)注鉆井機械故障問題。在潤滑劑不良、零部件磨損等影響因素下，鉆井機械極易發(fā)生各種機械故障，給整個工程運轉(zhuǎn)帶來嚴(yán)重性危害。本文詳細(xì)分析了鉆井機械故障問題及故障產(chǎn)生原因，并針對故障原因采用鉆井機械故障診斷技術(shù)進(jìn)行處理，以確保工程任務(wù)如期完成，使經(jīng)濟效益和社會效益達(dá)到最大化。

【關(guān)鍵詞】石油化工行業(yè)；鉆井機械；故障診斷技術(shù)

在我國社會主義市場經(jīng)濟迅猛發(fā)展的條件下，石油化工行業(yè)開始對能源提出越來越高的要求。目前，鉆井機械已在自然資源勘探項目中得到廣泛應(yīng)用，但由于大部分鉆井機械不具備較高的工作效率，所以無法實現(xiàn)自動化操作，加上人為因素與自然因素的雙重影響，使得大部分鉆井機械在實際運作過程中存在不同程度的故障問題，這對于鉆井行業(yè)的健康、持久、穩(wěn)定發(fā)展來說可起到一定的阻礙作用[1]。

1.鉆井機械故障問題

常見的鉆井機械故障：①因各種因素影響而導(dǎo)致鉆井機械出現(xiàn)開裂、意外壓痕等損壞性故障；②因外界運行環(huán)境影響而導(dǎo)致鉆井機械故障，例如受干擾程度過大或運行受壓程度過大等；③因介質(zhì)滲漏等內(nèi)部因素影響而導(dǎo)致鉆井機械故障；④因自然因素影響而導(dǎo)致鉆井機械出現(xiàn)不正常磨損、使用周期過長和質(zhì)量變差等常規(guī)性故障；⑤因機械性能失調(diào)而導(dǎo)致鉆井機械故障；⑥因機械零部件松動等自身因素而導(dǎo)致鉆井機械故障。

2.鉆井機械故障產(chǎn)生的原因

根據(jù)有關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，零部件磨損、潤滑協(xié)調(diào)性不達(dá)標(biāo)、操作不當(dāng)?shù)仁菍?dǎo)致鉆井機械產(chǎn)生故障的主要原因。①零部件磨損。大多數(shù)機械操作人員對于零部件磨損問題均沒有予以高度重視，所以要求所有人員在選用鉆井機械零部件過程中，必須仔細(xì)檢查原材料的品質(zhì)，同時還要注重鉆井機械的生產(chǎn)工藝與設(shè)計結(jié)構(gòu)，以有效降低鉆井機械的磨損程度。②潤滑協(xié)調(diào)性不達(dá)標(biāo)。潤滑是保證鉆井機械運行溫度的關(guān)鍵，也是維持零部件良好間距的決定性因素，其不僅可以防止外界雜質(zhì)滲入到鉆井機械內(nèi)部，還可以降低各零部件之間的磨損程度，達(dá)到減少故障產(chǎn)生率的目的。③操作不當(dāng)。在負(fù)荷平穩(wěn)的條件下，鉆井機械可以保持流暢的運轉(zhuǎn)，所以鉆井機械的各操作人員必須保持認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，只有全面了解和掌握鉆井機械的工作原理，才能合理科學(xué)的操控各個機械，使鉆井機械在實際運轉(zhuǎn)過程中維持常溫，防止因操作不當(dāng)而引發(fā)機械故障。

3.鉆井機械故障診斷技術(shù)及解決對策

無損檢測、振動診斷、測量溫度與油樣分析是鉆井機械故障常用的診斷技術(shù)，其中振動診斷技術(shù)牽涉到許多不同工作領(lǐng)域，而國內(nèi)對于該診斷技術(shù)也投入了許多研究?，F(xiàn)階段，我國在分析和診斷振動信號方面有統(tǒng)計分析、模型分析和時頻域分析三種方法，同時也可以利用機械的具體參數(shù)進(jìn)行全方位診斷[2]。而隨著鉆井科技的不斷進(jìn)步，鉆井機械故障診斷技術(shù)日益增多，例如以頻率為核心的全息譜分析、細(xì)化分析、共振解調(diào)分析，以信號為基礎(chǔ)的短時傅里葉變換診斷技術(shù)，以小波為主的變換診斷技術(shù)，以機械軸心運轉(zhuǎn)軌跡為目標(biāo)的診斷技術(shù)。

3.1模糊識別診斷技術(shù)與共振解調(diào)診斷技術(shù)

展開鉆井作業(yè)時，往往會因環(huán)境惡劣、噪音過大、四周振源等因素而導(dǎo)致鉆井機械發(fā)生故障。由于鉆井泵軸故障具有較為繁復(fù)的特點，所以必須采用共振解調(diào)診斷技術(shù)將潛在的軸承故障問題挖掘出來，并在此基礎(chǔ)上完成各項頻譜分析工作。但是在實際操作過程中，機械軸承尺寸會存在一定差異，加上外界因素影響，使得頻譜上顯示的頻率值和計算得出的故障特征頻率值互不相同。為此，共振解調(diào)診斷技術(shù)必須與模糊識別診斷技術(shù)相互配合、相互協(xié)作，對各種故障特征頻率進(jìn)行有效識別，以明確鉆井機械故障產(chǎn)生原因。診斷鉆井機械故障時，往往會因外界環(huán)境或底層復(fù)雜性等多種因素的干擾而導(dǎo)致診斷工作無法順利進(jìn)行，所以必須全面了解和掌握機械故障特點與機械故障原因，只有明確鉆井機械故障類型，才能采取有效性處理措施。

3.2以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為主的旋轉(zhuǎn)機械故障診斷技術(shù)

過去通常采用以多層感知器為主的診斷技術(shù)對鉆井機械故障問題進(jìn)行檢查，但該技術(shù)已無法滿足現(xiàn)代化診斷需求，因而以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為主的旋轉(zhuǎn)機械故障診斷技術(shù)應(yīng)運而生。以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、振動頻率為主的旋轉(zhuǎn)機械故障診斷技術(shù)是一種新型的診斷方法，其不僅可以準(zhǔn)確辨別和診斷鉆井機械發(fā)生故障原因，還可以明確神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)目和隱層[3]?；谛D(zhuǎn)機械故障診斷技術(shù)，有關(guān)研究人員還建立了一套合理科學(xué)的智能故障診斷系統(tǒng)，其主要是根據(jù)知識子塊理論模式實現(xiàn)了查詢信息功能、網(wǎng)絡(luò)資訊功能、管理數(shù)據(jù)庫功能和故障診斷功能等，這對于大型風(fēng)機的故障診斷來說具有至關(guān)重要的作用和意義。

為了有效降低鉆井機械故障的產(chǎn)生率，各工作人員必須做好以下幾點工作：①做好鉆井機械設(shè)備的保養(yǎng)工作。PMS系統(tǒng)是預(yù)防鉆井機械故障的強制保養(yǎng)系統(tǒng)，也是預(yù)防鉆井機械故障的強制維修系統(tǒng)。展開鉆井工作時，一定要提高機械設(shè)備的檢修和維護水平，只有這樣才能保證機械設(shè)備安全穩(wěn)定運行。在實際工作過程中，運用PMS系統(tǒng)不僅可以協(xié)助操作人員處理潛在的機械性能故障問題，還可以維護和保養(yǎng)機械性能，使工作效率得到顯著提高，最終取得最大化經(jīng)濟效益和社會效益。②培養(yǎng)一支高素質(zhì)、高文化、高水平的鉆井機械故障診斷隊伍。無論是機械運行工作還是機械管理工作，各人員都必須做到對工作認(rèn)真、負(fù)責(zé)。同時，企業(yè)還要組織所有工作人員開展專業(yè)化技術(shù)培訓(xùn)活動，讓所有員工都能夠了解和掌握鉆井技術(shù)的重要知識和難點知識，以強化鉆井機械設(shè)備的戰(zhàn)斗力，推動企業(yè)不斷向前發(fā)展。③高度重視配件質(zhì)量，加強油品管理能力。在我國市場經(jīng)濟迅猛發(fā)展的條件下，與石油鉆井機械設(shè)備相關(guān)的配件市場出現(xiàn)了極為嚴(yán)重的壟斷情況。部分配件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，直接降低了其自身的耐用性，并給技術(shù)人員的日常維護檢修工作帶來許多困難[4]。針對這一情況，企業(yè)必須高度重視配件質(zhì)量，加強油品管理能力，以降低鉆井機械設(shè)備故障發(fā)產(chǎn)生率，提高機械工作效率。

4.結(jié)束語

自身質(zhì)量、人為因素、外界因素、自然因素的影響均會導(dǎo)致鉆井機械在運行過程中出現(xiàn)各種不同程度的故障問題。為此，技術(shù)人員必須全面了解和掌握鉆井機械故障的產(chǎn)生原因，明確其故障類型，只有這樣才能利用先進(jìn)的鉆井故障診斷技術(shù)對故障問題進(jìn)行有效性處理。除此之外，還要組織所有工作人員開展專業(yè)化鉆井技術(shù)培訓(xùn)活動，讓各員工更加了解鉆井技術(shù)知識，正確操作鉆井機械，最終達(dá)到防止鉆井機械產(chǎn)生故障的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]王常亮，佟宏遠(yuǎn).分析鉆井機械故障診斷數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，（06）：65.

[2]楊志國，姜云鵬，李莉.天然氣水合物賦存地層鉆井液技術(shù)研究[J].科技致富向?qū)В?010，（29）：197-209.

[3]周長虹.鉆井設(shè)備常見故障分析研究[J].科技資訊，2012，（04）：88.

[4]韓俊，劉天文，婁景波.淺談石油鉆井行業(yè)中電氣設(shè)備的管理、維護及故障消除[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，（11）：202-172.