全面了解电潜泵并生产时井下机组的丁况、判断分析故障原因,是保证设备有效运行、提高检泵周期的重要课题。一般系统故障诊断的基本原理是对比测试法.即根据实际系统输出与参考模型输出或标准值的输出进行比较,来判断系统是否存在故障。
电潜泵在井下工作,人们对系统的工作状况不能直接体察,只能通过其外在的工作症状,如电流的大小,排量的大小和压力的大小等来推断系统的工作状况。这些工作症状本身有确定性,也有模糊性,比如电机电流过载,电流过载是确定的,但过载的程度足模糊的,在诊断时就很难准确地作出判断。在此引入模糊诊断方法对电潜泵系统工况进行诊断,通过模糊数学方法对各有关工作症状作出综合性的分析、对比,使电潜泵工作症状量化,然后再作出精确的判断。
(l)系统故障的模糊诊断方法
设系统的故障集为A=(a1,a2,…,aj,…,ak),系统的症状集为B=(b1,b2.…,
bi,…,bn),其对应的量值为X=(x1,x2.…,xi ,…,xn),Xi表示症状bi可观察及测量r的量值。对于任一Xi可通过隶属度函数ubii(xi)求出其隶属度。隶属度反映bi的明显程度,则可以得剑隶属度集为uB=[ub1(x
对系统故障进行模糊诊断,就是从症状人手来推测故障的町能性。由文献[2]可知,从系统上采集到一组症状数据X,并用隶属度函数计算出隶属度集,然后将它们同故障联系起来,得到一关系矩阵R
R=[r11 r12 …r1n]
[r21 r22…r2n]
[.………………]
[rk1 rk2 …rkn]
式中,任一r取值1、1/2、1/3、1/5、0分别表示症状bi与故障ai之间的关系很密切、密切、比较密切、有关和无关。
用故障度集Y表示各故障可能性的大小,则
Y=(y1.y2,…,Yj,…,Yk)T=R(uB)T。由于每个故障对应的症状多少不一样.Y中各元素不能直接比较,因此将y中各元素除以最大值Ymax得到相对故障度,用此值比较大小。由于ubii (xi)max=1,则ai的相对故障度为
/Yi=rh1ub1(x1)+rj2ub2(x2)+…+rjnubn(xn)/rj1+rj2+…+rjn
经计算可以得到相对故障度集/Y=(/Y1,/Y2,…,/Yi,…,/yk)T,其中Yj的值就代表口ai可能性的大小。通过比较Yi值的大小来判断各种故障发生的可能性。
(2)电潜泵系统工况的模糊诊断
电潜泵井工作时,系统工况的好坏主要表现在泵的排量、电机的工作电流、泵入口的气液比及泵入口压力的高低。系统的工况主要为:供液不足、电缆绝缘下降、泵入口堵塞或结垢、井液中有泥沙、泵或分离器轴断、泵扬程不够、气体影响和选泵偏小。这样可以取系统工况的故障集A一(a1.a2,…,a8)=(供液不足,电缆绝缘下降,泵人口堵塞或结垢,井液中有泥沙,泵或分离器轴断,泵扬程不够,气体影响,选泵偏小);症状集B=(b1,b2,…,b7)=(泵排量低,泵排量高,电机电流过载,电机电流欠载,泵人口气液比高,泵人口压力低,泵入口压力高)。
将症状隶属度与故障联系起来可得到症状与故障的关系矩阵
R=[1 0 0 1 1/5 1 0 ]
[1/2 0 1 0 0 0 1/5]
[1/2 0 1/2 0 0 0 1/2]
[1/3 0 1 0 0 0 1/5]
[ 1 0 0 1 0 0 1/2]
[ 1 0 1/2 0 0 0 1/5]
[1/2 0 0 1 1 1/5 0 ]
[ 0 1 1/5 0 0 0 1/2]
这样,只要确定了症狄的隶属度集,就可以求得故障度集进行故障诊断。
(3)应用实例
某S6-171井用QYB101-50型电潜泵生产,根据资料算得泵入口压力为1.8MPa,泵入口处气液比为0.12,泵内流体的最大体积为
由此得到系统工况差的原因主要是由于地层供液不足引起的。
(4)小结
用上述方法对电潜泵系统工况诊断的结果对系统的各种可能工况进行了排序,为进一步的诊断指明了方向。症状的隶属度函数和症状与故障之间的模糊关系是由经验得到的,因此在具体诊断过程中要根据具体情况对症状与故障之间的模糊关系进行修改,以满足实际情况的需要。