双S防砂泵车是胜利油田从美国引进的防砂施工重要设备，其关键组成部分是耐高压、耐磨蚀往复泵，但在施工中常出现泵正常运行而砂浆无法注入的情况，由于摸不清故障源，导致多次防砂失败。为此，我们模拟往复泵的运行故障诊断试验，确定了故障产生的原因，制定了防范措施，取得了良好效果。
        一、测试方案
        1．采用NBH-250/60泵进行模拟试验，往复泵冲次为100冲／min，为确保室内试验安全，工作压力定为3MPa。
        2．测试参数。测点布置如图1所示。以电涡流传感器作为时标信号，压电加速度计可采集测点的振动加速度信号，压力传感器采集右缸压力。
       

        二、测试结果分析
        吸入少量空气是由于吸入系统密封不严造成空气吸入液缸的一种故障，会导致容积效率严重下降，且不易发现和判断。实验时将装在吸入管线上的球阀稍微打开，以模拟吸入少量空气故障。
       下面对3MPa, 100冲／min时，左吸入阀（靠近吸入端）上采集的振动加速度信号的时域图、功率谱图和小波包分频带能量图进行分析，并结合时标信号图、往复泵排出压力图和缸内压力图综合比较。
        1．时域波形分析对比。从左吸入阀的时域比较图2上看，当发生吸入少量空气故障后，振动加速度信号变得非常平缓，看不出明显的阀落冲击信号，振动信号有效值也减小了很多。究其原因，是由于吸入的空气作为弹性体对泵阀的下落起了缓冲作用。
       

        2．功率谱及小波包分析。图3、4中，当吸入少量空气时，振动加速度信号在0~5.2kHz频带范围内的振动能量都有所下降，此时信号的振动能量主要集中在0~800Hz的频率范围内。
       

        3．缸内压力和排出压力的变化规律。参考图5的时标信号，由图6、图7和图8可以看出，在一个周期内：
       

         (1)在靠近吸入端（左缸），可以明显看出吸入少量空气后，排出冲程的压力波动加大，并且吸入冲程历时延长，排出冲程历时变短，这是因为气泡或空气具有膨胀性和可压缩性；(2)吸入少量空气时，右缸压力的变化与吸入正常时基本相同，而吸入大量空气时对三个缸压力都会有影响；(3)由排出管线压力图可发现，在一个周期内，吸入少量空气时只有一次较大的压力波动，这与吸入少量空气仅影响一个缸是对应的。
        三、主要结论
        以上研究与施工中的监测结果相符合。当吸入空气时，防砂泵车的振动明显减小，吸入少量空气时在一个周期内排出压力出现一次波动，但是能够继续施工。当吸入大量空气时，由于排出口压力很高，空气不能排出泵套，造成排出压力周期性变化，而不能将砂浆注入。
        四、防治措施及效果
        1．由于防砂泵车采用双供液罐，应确保实现两罐的“软切换”，保证连续供液。
        2．一旦出现吸入大量空气故障，应按既定的解决办法立即采取措施，防止砂堵，保证施工顺利进行。
        事实上，在采取连续供液措施，制定实施了故障防治预案后，基本杜绝了此类故障。

参考文献：
[l]孙辉．往复泵故障诊断方法研究[D]．东营：石油大学，1999.1.
[2]屈梁生等．机械设备故障诊断[M]．上海：上海科学技术出版社，1986.
[3]崔锦泰．小波分析导论[M]．西安：西安交通大学出版社，1995.