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、造價低、效率高的優(yōu)勢是其它任何采油設備都不具有的，因而近年來螺桿泵在國內外的油田應用越來越廣泛，具有廣闊的發(fā)展前景。
　　隨著螺桿泵采油系統(tǒng)的應用越來越廣泛，其工作過程中的高故障率逐漸受到現(xiàn)場工程技術人員的重視，高故障率大大影響了石油開采效率，這使得對螺桿泵工況進行實時監(jiān)測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)的關系，學術

2、界認為螺桿泵采油系統(tǒng)發(fā)生故障的主要征兆是扭矩、軸向力數(shù)值的變化。由于國內外對螺桿泵采油系統(tǒng)的研究相對滯后，雖然學術界和工程界研究出了若干種用于螺桿泵健康狀況監(jiān)測的傳感器方案，但由于存在著種種問題，一直不能滿足螺桿泵實際工況的要求。
　　本文深入分析了螺桿泵的工作特點、螺桿泵用傳感器的性能需求，確定了螺桿泵用傳感器的設計原則，深入分析、比較了多種扭矩、軸向力測量方案和數(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、動力學模型，分別進行了受力分析，并計算出了扭矩、軸向力的近似值，對敏感元件進行結構設計，建立了壓扭復合空心桿的Pro/E模型，進行了基于ANSYS的應力應變分析，實現(xiàn)了強度校核，并確定了粘貼應變片的位置，研究并確定了傳感器的封裝方案；根據(jù)設計原則選擇電路元器件，設計了放大電路、模數(shù)轉換電路，分析GPRS DTU的功能并進行了選型，設計了單片機與GPRS DTU的接口電路；推導了扭矩、軸向力與輸出橋壓的關系式，編寫了數(shù)采節(jié)點的程序，對