泵传动系统阻尼系统和控制系统及其方法技术方案

在一个方面提供了一种用于往复运动泵组件的阻尼器控制系统，根据其将控制信号发送至电磁体。在另一个方面，提供了减轻在泵传动系统中的振动的方法，根据其检测到力矩变化的开始，且至少抵消力矩变化的一部分。在另一个方面，从传感器接收与泵特性相关联的信号或数据，计算力矩特性和每度曲轴角度的阻尼器响应电压，并且将控制信号发送至电磁体。在另一个方面，阻尼系统包括被配置成接收磁流变流体的流体腔室；至少部分地设置在流体腔室中且配置成可操作地连接至流体泵曲轴的飞轮；和接近飞轮的磁体装置。该磁体装置将可变的拖曳力施加至飞轮。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求申请日为2014年6月27日的美国专利申请No.62/018,310的优先权，在此结合其全部公开作为参考。本申请要求申请日为2014年7月1日的美国专利申请No.62/019,610的优先权，在此结合其全部公开作为参考。
本专利技术涉及用于井服务泵的阻尼系统和方法，且更具体地涉及用于减轻往复运动泵组件中的振动的阻尼系统和方法。
技术介绍
在井的水力压裂过程中，流体通过往复运动或者容积式泵泵而被泵送进入井眼壳体和地下部件。该泵通常由一个或多个发动机驱动，该发动机经由称作泵传动系统的一组构件连接至泵。泵传动系统可包括多个构件，例如但不限于，发动机输出轴或曲轴，传动装置，一个或多个齿轮减速器，一个或多个传动系统连杆和泵曲轴。在操作过程中，在泵，泵传动系统和连接至泵传动系统的其它设备中发生振动。过量的振动引起对泵传动系统的损坏，并且可损坏泵和连接至泵传动系统的其它设备。此外，该振动可加速在传动系统的部件上的磨损，如传动装置，导致需要在泵传动系统的其它部件需要更换或维护之前就需要更换该部件。当泵传动系统的构件失效时，更换构件必须以对井操作者来说昂贵的费用更换。在一些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于往复运动泵组件的阻尼控制系统，该阻尼控制系统包括：至少一个传感器，被配置成感应所述往复运动泵组件的至少一个特性，该往复运动泵组件具有相反的第一端部和第二端部，且被配置成在所述第一端部处可操作地连接至至少一个齿轮减速器；与所述至少一个传感器通信的至少一个处理器；可操作地连接至所述至少一个处理器的非瞬时计算机可读介质；和计算机程序，其存储在所述非瞬时计算机可读介质上且能由所述至少一个处理器运行；其中由所述至少一个处理器对所述计算机程序的执行被配置成使得一个或多个控制信号发送至位于所述往复运动泵组件的所述第二端部的一个或多个电磁体；以及其中所述一个或多个控制信号被配置成响应于所述至少一个处理...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.27 US 62/018,310;2014.07.01 US 62/019,6101.一种用于往复运动泵组件的阻尼控制系统，该阻尼控制系统包括：至少一个传感器，被配置成感应所述往复运动泵组件的至少一个特性，该往复运动泵组件具有相反的第一端部和第二端部，且被配置成在所述第一端部处可操作地连接至至少一个齿轮减速器；与所述至少一个传感器通信的至少一个处理器；可操作地连接至所述至少一个处理器的非瞬时计算机可读介质；和计算机程序，其存储在所述非瞬时计算机可读介质上且能由所述至少一个处理器运行；其中由所述至少一个处理器对所述计算机程序的执行被配置成使得一个或多个控制信号发送至位于所述往复运动泵组件的所述第二端部的一个或多个电磁体；以及其中所述一个或多个控制信号被配置成响应于所述至少一个处理器从所述至少一个传感器接收与所述往复运动泵组件的至少一个特性相关的信号或数据而被发送。2.如权利要求1所述的阻尼控制系统，还包括多个传感器，其中所述至少一个传感器是该多个传感器的一部分；其中所述多个传感器被配置成感应所述往复运动泵组件的各自特性。3.如权利要求2所述的阻尼控制系统，其中所述往复运动泵组件包括在所述第一和第二端部之间延伸的曲轴，以及在所述第二端部可操作地连接至所述曲轴的飞轮；且其中所述往复运动泵组件的各自特性包括以下的一个或多个：在所述往复运动泵组件中的压力；旋转曲轴位置；和飞轮的加速度。4.如权利要求1所述的阻尼控制系统，还包括被配置成与所述一个或多个电磁体通信的控制器。5.如权利要求4所述的阻尼控制系统，其中所述控制器包括所述至少一个处理器和所述非瞬时计算机可读介质中的一个或两个。6.如权利要求4所述的阻尼控制系统，还包括反向通量二极管，其被配置成串联地电连接在所述控制器和所述一个或多个电磁体之间。7.一种减轻泵传动系统中的振动的方法，该泵传动系统包括传动轴，可操作地连接至传动轴的传动装置，和可操作地连接至传动装置的发动机，该方法包括：检测在所述泵传动系统中的力矩变化的开始；响应于检测到所述泵传动系统中的力矩变化的开始而发送一个或多个控制信号至一个或多个电磁体；以及使用所述一个或多个电磁体抵消所述力矩变化的至少一部分，以防止由于力矩变化而在所述传动轴、所述传动装置和所述发动机中的一个或多个中产生不可接受的惯性。8.如权利要求7所述的方法，其中检测所述泵传动系统中力矩变化的开始包括从一个或多个传感器接收与由所述传动系统所驱动的往复运动泵组件的特性相关的信号或者数据。9.如权利要求8所述的方法，其中检测所述泵传动系统中力矩变化的开始还包括使用一个或多个处理器并基于所述传感器信号或者数据计算所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个的力矩特性。10.如权利要求9所述的方法，其中发送所述一个或多个控制信号至所述一个或多个电磁体包括使用所述一个或多个处理器并基于所述力矩特性计算每度曲轴角度的阻尼器响应电压，其中发送至所述一个或多个电磁体的一个或多个控制信号基于每度曲轴角度的阻尼器响应电压。11.如权利要求8所述的方法，其中所述往复运动泵组件包括作为所述传动系统的一部分的曲轴，和可操作地连接至所述曲轴的飞轮；且其中与所述传感器信号或者数据相关联的所述往复运动泵组件的特性包括以下的一个或多个：在所述往复运动泵组件中的压力；旋转曲轴位置；和飞轮的加速度。12.如权利要求11所述的方法，其中所述曲轴包括相反的第一和第二端部，所述传动轴在所述曲轴的所述第一端部处可操作地连接至曲轴，且所述飞轮在所述曲轴的所述第二端部处可操作地连接至曲轴。13.一种减轻振动的方法，该方法包括：从一个或多个传感器接收与至少一个往复运动泵组件的特性相关联的信号或数据；使用一个或多个处理器且基于所述传感器信号或数据计算所述往复运动泵组件和可操作地连接至所述往复运动泵组件的发动机中的一个或多个的力矩特性；使用所述一个或多个处理器且基于所述力矩特性计算每度曲轴角度的阻尼器响应电压；以及发送一个或多个控制信号至一个或多个电磁体以减轻在所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个中的振动，其中所述一个或多个控制信号基于每度曲轴角度的阻尼器响应电压。14.如权利要求13所述的方法，其中计算所述往复运动泵组件以及发动机中的一个或多个的力矩特性包括计算所述往复运动泵组件和发动机中的每个的力矩特性。15.如权利要求13所述的方法，还包括根据所述力矩特性和所述传感器信号或数据来计算校正因子和修改响应；其中计算每度曲轴角度的阻尼器响应电压是基于所修改的响应。16.如权利要求13所述的方法，其中所述往复运动泵组件包括：飞轮，力被施加至该飞轮以减轻所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个的振动，该力是响应于发送所述一个或多个控制信号至所述一个或多个电磁体而施加至所述飞轮的；和所述飞轮可操作地连接的曲轴；以及其中与所述传感器信号或者数据相关联的所述往复运动泵组件的特性包括以下的一个或多个：在所述往复运动泵组件中的压力；旋转曲轴位置；和所述飞轮的加速度。17.如权利要求16所述的方法，其中所述曲轴包括相反的第一和第二端部，所述发动机在所述曲轴的第一端部可操作地连接至所述曲轴，且所述飞轮在所述曲轴的第二端部可操作地连接至所述曲轴。18.如权利要求16所述的方法，其中所述往复运动泵组件还包括流体端；且其中所述往复运动泵组件中的压力是所述往复运动泵组件的流体端的排出压力。19.如权利要求13所述的方法，其中计算所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个的力矩特性包括计算所述往复运动泵组件与所述发动机的每一个的力矩特性；其中所述往复运动泵组件包括：飞轮，力被施加至该飞轮以减轻所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个中的振动，该力是响应于发送所述一个或多个控制信号至所述一个或多个电磁体而施加至所述飞轮的；和所述飞轮可操作地连接的曲轴；其中与所述传感器信号或者数据相关联的所述往复运动泵组件的特性包括以下的一个或多个：所述往复运动泵组件中的压力；旋转曲轴位置；和所述飞轮的加速度；其中所述方法还包括基于所述力矩特性和所述传感器信号或数据而计算校正因子并修改响应；以及其中所计算的每度曲轴角度的阻尼器响应电压是基于所修改的响应。20.如权利要求13所述的方法，其中所述往复运动泵组件包括：飞轮，力被施加至该飞轮以减轻所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个中的振动，该力是响应于发送所述一个或多个控制信号至所...

【专利技术属性】
技术研发人员：JH伯恩，
申请(专利权)人：SPM流量控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US