摘 要：针对抽油机在运行时易出现异常工况的问题，对基于电参数信息的抽油机井远程故障诊断方法进行了研究。鉴于诊断模型获取的故障模态的实时性和可靠性，利用神经网络建立了抽油机井电能信息诊断模型。最终现场试验结果验证了该方法在油井远程故障诊断方面的有效性，并有一定的实用和推广价值。 关键词：抽油机;故障诊断;电能信息;神经网络
现有的抽油机远程监控系统需要对抽油机的运行参数进行多传感器同步采集，不但成本高，并受现场各种因素的限制，且接收端获得的数据的准确性难以保证。根据现有技术理论，研究了基于神经网络模型的抽油机井参数远程故障诊断方法，并设计了相应的诊断系统。目前，该系统已成功应用于油田多口抽油井，取得了较满意的效果。
1 技术原理分析
辣椒红素的提取运行条件的关系分析。电动机输入有功功率Pi与曲轴转矩Tn大致成线性比例。如果抽油机的 传动系统出现故障，则会直接导致皮带的变化。对于运行中的抽油机，TF、B和MCmax等参数可视为常数，无主要故障或调整操作，悬挂点负荷P的变化受到影响。井下泵的运行条件。该变化将导致Tn的变化，即间接引起电动机Pi的变化。顶空瓶
2 系统结构设计和功能
2.1 数字电能表终端
具有远程传输功能的数字仪表终端安装在抽油机控制柜中。其技术指标如下：电压测量范围为0～1500V，电流测量范围为0～150A，单通道采样频率为7kbit/s，有效值测量精度为1%，数据远传速率（GSM）是10kbit/s。
2.2 下位机数据处理算法
数字电能表使用32位ARM单片机作为中央处理单元，每小时最多可执行5分钟的连续电参数采集。对于具有工频供电的油井，RMS值以10点/秒测量。考虑到ARM微控制器的数据处理能力和远程模块的传输速率，数字电能表采用临时存储数据并将其传输到主机的方式，连续录制时间为5分钟。记录和远程传输的参数包括电压有效值波形，电流有效值波形
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和5分钟内的有功功率波形。
2.3 故障排除过程
尾气吸收塔在测量和控制系统的终端，计算和分析接收的数据。有功功率Pm的平均值反映5min内部抽油机电机负载率。当泵井处于正常运行状态时，每个冲程中抽油机电机的平均负荷率是平滑的直线。该负荷率受井下泵运行条件的影响。在正常情况下，有功功率的平均值应在合理范围内缓慢波动。有功功率波动因子CLF在一个行程中反映了泵送单元的电动机负载的波动。值越大，抽油机的平衡越差。根据运行条件的分析，功率曲线用于对负载曲线进行最小二乘拟合，以获得拟合负载波动峰值和拟合负载波动因子。神经网络的输出包括六个故障：正常，油泵堵塞，抽油杆偏心磨损，抽油杆断裂，油泵损失和皮带打滑，形成逻辑矢量。在使用网络之前，初始化这六种故障，使用给定的系统分析软件，并结合抽油机的测量参数，建立一定的模拟数据。同时，形成初始样本以训练神经网络。在模型投入运行后，使用月度正常试井获得的测力计数据来校正功率曲线与负荷曲线之间的映射关系。每次发现故障时，其故障信息也用作样本，并且周期性地校正神经网络诊断模型的相关参数。
3 应用效果
该技术已在某油田的14个抽油井中进行了测试。在远程系统中，除了停机维护和几天内极端天气导致的无效数据外，其工作状态良好且可靠。具体分析实例如下：某油田使用的牵引电动机是45kW三相异步电动机。目前平均工作电流为28.7A，平均有功功率为8.9kW，日生产液为13t/d。远程变速器中电机的电流和功率曲线显示异常。平均电流突然从30A下降到5A，有功功率从27kW降低到1.5kW。诊断系统显示故障是抽油杆断裂。同年9月21日，小修理泵发现抛光杆与上部断开了4.2米。油田的正常工作电流约为25A。6月，逐渐从25A增加到29A。后来发现日常监测曲线异常波动，诊断系统显示故障是抽油杆的偏心。同年7月6日，工作电流频繁波动在26.3和28A之間。有功功率在3.8和4.1kW之间波动，功率因数在0.27和0.31之间波动，有功功率波动系数达到1.33并且诊断系统显示故障是皮带打滑。自7月7日起，12h内有功功率变化达到1.8kW。7月11日，电流从27.5A下降到2A，有功功率从3.9kW降至1kW左右，功率因数从0.3降至0.16，诊断系统显示故障是抽油杆断裂。7月11日晚，井被关闭，12日钻井，油井井带被打破。自4月13日以来，油田的电流，功率和功率因数逐渐增加。4月21日，电流达到67A的额定电流，有功功率约为25kW。诊断系统显示故障是油泵堵塞。在现场操作并解剖事故后，发现了油泵吸入口。
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为了充分利用油田抽油机井电能监测系统所获取的数据，并解决抽油机井生产过程中的实时故障诊断问题，提出了一种基于神经网络的抽油机井故障诊断模型。该模型克服了普通神经网络稳定性、可塑性的两难问题，使得现场实时获取的故障模态能够及时地对诊断模型进行补充。通过现场使用与诊断实践，证明该系统能够较为准确地诊断出抽油机井的运行故障，且实现成本低、易于推广，能够为油田的抽油机井安全高效生产提供技术保障。
参考文献：
[1]周封，张晶，孟庆瑞.基于日耗电量的抽油机电动机优化匹配选型研究[J].微特电机，2009，37（9）：27-30.
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作者简介：
李思良（1991- ），男，在大庆油田有限责任公司第五采油厂第三油矿十二区二队从事采油工程工作，石油工程专业。
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