中文摘要：

钻井泵是石油钻机的关键设备，而动力端轴承和液力端泵阀又是钻井泵中最关键的部件，它们的工作状况直接影响到泵和钻井生产能否正常进行。本研究一是以钻井泵动力端轴承为研究对象，通过在专用的轴承试验台上进行各种故障工况下轴承信号的实测及分析、求得故障特征参数，同时对所研究的轴承进行三维动力学建模及仿真分析，然后将两者结果互作反馈综合研究，建立正确的故障诊断模型，再在现场进行实际验证修正，由此把握钻井泵轴承损伤机理及与故障特征参数之间的对应关系，提高钻井泵轴承故障诊断的科学性和准确性；二是进行泵阀损伤机理及设计理论的研究，进行阀盘工作时的加速度、冲击力及位移的实际测试，结合泵头振动信号的测试分析，并将其结果与力学仿真及计算分析进行对比分析，确定出正确的阀盘的运动及受力规律，求得泵阀的损伤机理，提出新的科学合理的基于损伤机理的泵阀设计理论及故障诊断方法。

结论摘要：

钻井泵是石油钻机的关键设备，而动力端轴承和液力端泵阀又是钻井泵中最关键的部件，它们的工作状况直接影响到泵和钻井生产能否正常进行，因此开展钻井泵关键部件的损伤机理和故障诊断技术的研究具有重要的科学意义和工程价值。 本研究主要内容包括 1.开展了钻井泵液力端泵阀阀盘运动规律及阀盘下落时的接触应力研究。采用直接在泵缸内阀盘上设置传感器（加速度计、位移计）的方法，由此直接测取阀盘加速度、冲击力及位移信号，通过所开发的信号处理系统分析求得了阀盘的各种运动信息。通过建立泵阀系统的动力学模型和实测数据，计算得到其实际接触应力，得到了接近实际的关于泵阀工作及损坏的原因。 2.分别开展了基于盲源分离的钻井泵液力端故障诊断方法、基于谐波小波包和LS-SVM的钻井泵泵阀故障识别方法与基于信息融合技术的钻井泵故障诊断方法的研究。 3. 开展了钻井泵动力学系统仿真分析及动力端轴承的三维动力学仿真研究，以及钻井泵液力端故障的仿真分析，通过研究初步实现了钻井泵液力端各种组合故障的仿真研究与特征信息的提取。 4.提出了基于多特征参数和概率神经网络的滚动轴承故障诊断方法，基于固有时间尺度分解（ＩＴＤ）和灰色关联度的轴承故障诊断方法以及基于局部均值分解(LMD)和灰色相似关联度相结合的分析方法。研究工作的重要结果为 1.发明了一套用于测定往复泵泵阀阀盘运动加速度、冲击力和位移的装置，较好地解决了阀盘位移、加速度及冲击力的测试分析问题。2.通过对钻井泵动力端关键部件轴承的仿真分析与在所建立的轴承试验台的实际运行与测试的综合研究，基本明确了轴承的损伤机理。3.研究提出了对钻井泵动力端和液力端关键部件进行监测和故障诊断的7种较有效的方法。 研究工作取得了泵阀实际运动规律（位移、加速度）的一系列关键数据，成功地测定了阀盘的实际运动数据，确定了阀盘的运动规律，验证了各种计算理论，为钻井泵的设计、制造、使用提供了科学依据。