潜油电泵偏磨失效机理及对策

王传宗

（大庆油田力神泵业有限公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

偏磨问题已经成为影响潜油电泵正常运行的主要问题之一，且会严重影响潜油电泵的使用寿命。技术人员需要找到潜油电泵偏磨的主要原因，并结合实际情况，制定处理对策，以提升潜油电泵的使用质量与效率。

1 偏磨现象

潜油电泵偏磨失效的现象主要表现为以下2 个方面：①转动部分磨损现象。叶轮、泵轴等部位是发生磨损的主要位置。离心泵、保护器等是潜油电泵的重要组成部分，在离心泵的组成部分中，固定与转动两个部分的运动是相对的，所以二者在接触过程中产生摩擦的概率较大；②固定部分的磨损现象。固定部分的磨损现象会呈现出被动磨损的特点，泵头、泵座是发生磨损的主要位置，利用青铜制作的方式对泵头与泵座的付正套进行处理，这种制作方法会出现很多问题，比如硬度较低、耐磨性不高等，当受到撞击之后，会让其出现破碎的可能。壳孔会受到叶轮轮毂的影响出现偏磨问题。

2 偏磨失效机理

潜油电泵偏磨失效会受到很多因素的影响，在查清具体原因时技术人员要做好检查工作，及时发现潜油电泵偏磨失效的主要原因。潜油电泵偏磨失效的主要原因：①泵的扬程发生变化，由于比较陡峭，出现的变化幅度较大，这样就会让供液与叶轮的浮动出现变化，磨损便会发生在垫片上[1]；②径向流是潜油电泵导轮液体的形式，沉沙现象比较常见，当发生这个问题会就在泵中卡有沙子，也会发生偏磨损问题；③潜油电泵在运行期间，也会出现很多问题，扬程高叶片较长，矩形波就会在这时发生，且波动幅度较大，当井中的含水量较大时，潜油电泵会受到冲击力的影响，使振动效率更高，如果沙子较多，垫片发生磨损的情况加剧，使得叶轮发生的偏磨问题难以有效解决；④潜油电泵的杨程属于单级别的，在叶轮推力的影响下就会出现叶轮止推磨损，很容易对叶轮造成破坏[2]。

3 偏磨故障诊断

目前在各大油田机械采油中潜油电泵的应用十分广泛，是油田稳定生产的基础。但是由于潜油电泵的结构比较复杂，在实际应用中经常会出现故障，潜油电泵偏磨故障便是其中一个。在对该故障问题进行识别时，需要改变传统的识别方法，提升故障检测质量与效率。可以使用Matlab 对潜油电泵偏磨表征数据进行判断[3]。

3.1 振动信号的检测原理

在对振动信号进行采集时，可以使用传感器。通过石英压电式传感器的使用，对潜油电泵在工作过程中产生的加速度信息进行提取。潜油电泵工作轴心位置与传感器的Z 轴保持一致，在对潜油电泵工作状况进行分析时，加速度信号所选择的为石英式压电传感器X 轴或者Y 轴。Matlab 在对振动信号进行分析时，可以对机械测试信号的时域与频域进行分析。

3.2 信号提取

首先要对加速度传感器轴进行选定，然后对参数进行提取，提取的轴为X 轴，为对互相关进行求出，先提取1 个正常值并对所有井进行提取。然后针对提取的数据计算特征参数（平均值、互相关、方差等）。对提取搭配的特征参数数据进行保存。通过特征参数数据分析，能对偏磨情况进行直观的分析。

3.3 基于距离的分类

基于距离的可分性判断，能为本次研究提供依据。在选择各个样本之后，在距离理论基础上，能知道样本间的距离越大，类内分散度越小，也就说明类别的可分性也就越好。J（K）取值与分类能力之间呈现正比关系：J（K）=。

3.4 振动对偏磨的影响

潜油电泵的级数较高，高达几百级，每级都是由一个“浮套”在轴上的叶轮组成，在进行级与级之间的导流过程中，叶轮与导轮的配对发挥着重要作用。在运行期间，在导轮形成的环形空间中，叶轮可以在主轴的带动下转动。振动问题会由很多因素引起，具体表现为潜油电泵的压力出现波动、泵壳发生弯曲、叶轮的旋转不平衡等都会引起振动。

就潜油电泵的运行而言，运行相对比较复杂，主轴上有力施发时，振动就会在轴上出现，在叶轮与导轮之间会有一个大间隙，主轴的振幅不会超过这个间隙。两个接触面会在振动的影响下出现摩擦，在表面上会出现微凸体粘着，主要是受到摩擦表面间的压力影响。在摩擦的不断加剧下，径向间隙也会随之变大，使得振动加大。但是由于空间有限，振幅也受到限制，并能形成叶轮外缘与导轮内孔面的带冲击的强烈摩擦，这样潜油电泵的振动出现[4]。潜油电泵在运行期间，由于振动会产生偏磨失效问题，对潜油电泵的有效运行产生很大影响。

4 解决对策

潜油电泵偏磨失效要求技术人员及时对其进行处理，确保潜油电泵能安全、可靠运行，发挥潜油电泵在实际运行中的可靠性与合理性，满足行业实际需求。在制定解决对策时，主要通过以下4 个方面进行。

4.1 优化硬质合金轴承的数量和分布位置

在处理之前，技术人员要对潜油电泵进行现场拆检，并严格按照偏磨机理进行操作。通过现场拆检，发现硬质合金轴对于泵轴的扶正作用比较显著，能够对偏磨问题进行减弱或者具有一定的应对效果。硬质合金轴在150 方电泵离心泵中本身就有安装，所以能对偏磨问题进行有效应对[5]。但是存在一个比较严重的问题，即硬质合金轴安装的间隔距离较长，达到120 cm，无论是从安装的数量还是位置来看都不够合理，扶正效果不够理想。所以需要对硬质合金轴的数量与位置进行优化，确保扶正的效果。技术人员针对实际情况，需制定可行的硬质合金轴数量与位置扶正方案，将一级硬质合金级间轴承设置在每节离心轴上，这样就可以对硬质合金扶正轴承的位置进行优化，这样就可以从原来间隔120 cm 调整为90 cm，通过硬质合金间轴承数量的增加，能有效提升扶正效果，确保潜油电泵在运行期间的安全性与可靠性。

4.2 增加硬质合金扶正轴承

技术人员对偏磨机组拆检就可以对花键套出现破损的失效点进行确定，可以及时发现失效点并有效处理。在偏磨机组的拆检过程中会发现花键套偏磨现象发生的概率较大，有67%左右的会出现这种问题，可以看出扶正措施在泵头与泵座的位置不够可靠，并没有对其进行强制扶正，扶正效果并不理想[6]。因此技术人员要针对实际情况，普通的泵头泵座可以使用硬质合金扶正轴承的防砂泵头与泵座进行代替，这样就可以使用两幅硬质合金扶正轴承扶正一节泵，通过强制扶正的作用起到扶正效果[7]。

4.3 应用先进技术

在现代科学技术快速发展期间，需要在潜油电泵的偏磨问题处理时使用先进的技术，确保能起到良好的扶正效果。合金扶正套在潜油电泵泵头、泵座部位的运用十分重要，确保在实际应用中能进行强制扶正，有效发挥提升技术的效果。在合金扶正套的运用下，可以对潜油电泵进行及时处理。一般情况下，潜油电泵中合金扶正套这种技术的有效运用，能提升潜油电泵的应用质量，磨损问题能有效减少，并延长潜油电泵的使用寿命。

4.4 提升技术人员的综合素养

潜油电泵的安全、可靠运行对采油的有序开展具有重要意义，因此需要及时对潜油电泵偏磨失效问题进行分析与识别，才能针对实际问题进行处理。无论是在潜油电泵偏磨失效识别过程中，还是在对这个问题的处理期间，技术人员是关键所在。只有不断提升技术人员的综合素养，发挥其专业能力，才能确保对潜油电泵偏磨失效问题的有效识别与处理。所以油田需要对技术人才进行培训，不断提升技术人员的综合素养，确保在潜油电泵的维护工作中发挥其重要作用。

5 结束语

大油田机械采油中潜油电泵的应用十分广泛，是油田稳定生产的关键所在。油田为达到提质增效的目的，需要做好潜油电泵的有效管理。潜油电泵偏磨失效问题是影响潜油电泵可靠运行的主要因素，因此技术人员要对潜油电泵偏磨失效机理进行了解，并针对实际情况通过优化硬质合金轴承的数量和分布位置、增加硬质合金扶正轴承、应用先进技术等多种措施，不断提升潜油电泵偏磨失效问题的识别，提升潜油电泵运行的可靠性与合理性，满足油田的生产与发展需求。