一种压裂泵故障检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种压裂泵故障检测系统及方法，涉及工程机械技术领域，故障检测系统应用于压裂泵，压裂泵包括十字头、上滑轨和下滑轨，且十字头滑动连接于上滑轨和下滑轨之间，压裂泵故障检测系统包括控制器和传感器组件，上滑轨的上标定位置和下滑轨的下标定位置处分别设置有传感器组件，传感器组件包括应变传感器、线速度传感器和温度传感器的至少一种，传感器组件与控制器电连接。通过在上滑轨和下滑轨分别设置传感器组件，进而就可以通过传感器组件检测相应的参数，控制器就能够根据检测到的实际参数值与判断阈值进行比较，进而判断吸入阀密封件或/和排出阀密封件是否受损失效。效。效。

【技术实现步骤摘要】
一种压裂泵故障检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及工程机械
，具体而言，涉及一种压裂泵故障检测系统及方法。

技术介绍

[0002]压裂作业是提高油气产量和可采储量的一项重要措施。压裂泵则是压裂作业的主要执行机构。针对压裂施工的工况，要求压裂泵具备压力高、排量大、耐腐蚀及耐磨性强等特点，这使得压裂泵的液力端密封件容易磨损，尤其是上侧的排出阀密封件和下侧的吸入阀密封件需要频繁更换。现有压裂泵通常为5缸泵或更多缸，每缸有2套阀体密封需进行检修维护，维护工作量大。通常压裂泵设备使用定期维护模式，但是这种定期维护模式会出现过度维修与维修不及时的情况，过度维修会造成易损件的浪费，增加非必要的工作，维修不及时会导致在运行过程中出现故障，造成设备出现非计划停机，影响整个压裂施工过程。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在解决现有的压裂泵不能准确并及时得知液力端密封件是否受损的问题。
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种压裂泵故障检测系统，应用于压裂泵，所述压裂泵包括十字头、上滑轨和下滑轨，且所述十字头滑动连接于所述上滑轨和所述下滑轨之间，所述压裂泵故障检测系统包括控制器和传感器组件，所述上滑轨的上标定位置和所述下滑轨的下标定位置处分别设置有所述传感器组件，所述传感器组件包括应变传感器、线速度传感器和温度传感器的至少一种，所述传感器组件与控制器电连接。
[0005]本专利技术提供的一种压裂泵，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果：
[0006]压裂泵除了包括上滑轨、下滑轨和十字头之外，通常还包括曲柄、曲柄连杆柱塞连杆和柱塞，其中，曲柄转动时，能够通过曲柄连杆带动十字头在上滑轨和下滑轨之间往复直线运动，进而带动通过柱塞连杆与十字头连接的柱塞往复直线运动，最终实现压裂泵的液力端工作，即，柱塞向后移动时，液力端上侧的排出阀关闭，下侧的吸入阀打开吸入液体，柱塞向前移动时，吸入阀关闭并压缩液体，以使高压液体从排出阀排出。其中，如果液力端的排出阀密封件或/和吸入阀密封件受损失效，在相同工况下的液力端内部一些参数就会发生变化，比如内部压力发生变化，内部温度发生变化，柱塞移动速度会发生变化，这些参数的变化也会导致压裂泵动力端内部的一些参数发生变化，比如上滑轨的实际受力、下滑轨的实际受力、上滑轨的实际温度、下滑轨的实际温度、十字头的移动速度等，因此，本专利技术通过在上滑轨的上标定位置和下滑轨的下标定位置处分别设置传感器组件，进而就可以通过传感器组件检测相应的参数，并由控制器根据检测到的实际参数值与预设判断阈值进行自动比较，进而判断吸入阀密封件或/和排出阀密封件是否受损失效，而且，由于传感器组件是设置在动力端内部的上滑轨和下滑轨上的，即使需要更换液力端的密封件，也不会因更换密封件而损坏传感器组件，另外，由于下滑轨和上滑轨是固定部件，传感器组件设置在固定部件后，传感器组件也是固定的，检测相关参数的信号检测更加准确及信号传递也更加
稳定。
[0007]进一步地，两个所述传感器组件中的所述应变传感器分别设置于所述上滑轨的第一上标定位置和所述下滑轨的第一下标定位置，所述上滑轨的所述第一上标定位置为所述上滑轨的中部，所述下滑轨的所述第一下标定位置为所述下滑轨的中部。
[0008]本专利技术还提供一种压裂泵故障检测方法，基于如前所述的压裂泵故障检测系统，该压裂泵故障检测方法包括：
[0009]通过设置在上滑轨处的传感器组件和设置在下滑轨处的传感器组件分别获取相应的参数值；
[0010]根据所述参数值与预设判断阈值，确定压裂泵的吸入阀密封件或/和排出阀密封件是否失效。
[0011]本专利技术通过在上滑轨的上标定位置和下滑轨的下标定位置处分别设置传感器组件，进而就可以通过传感器组件检测相应的参数，并由控制器根据检测到的实际参数值与预设判断阈值进行比较，进而判断吸入阀密封件或/和排出阀密封件是否受损失效。
[0012]进一步地，所述通过设置在上滑轨处的传感器组件和设置在下滑轨处的传感器组件分别获取相应的参数值包括：
[0013]通过设置在所述上滑轨的第一上标定位置处的第一上应变传感器检测所述上滑轨在标定工况下的第一实际受力值；通过设置在所述下滑轨的第一下标定位置处的第一下应变传感器检测所述下滑轨在所述标定工况下的第二实际受力值；
[0014]所述预设判断阈值包括在所述标定工况下的上滑轨受力阈值和下滑轨受力阈值；
[0015]所述根据所述参数值与预设判断阈值，确定压裂泵的吸入阀密封件或/和排出阀密封件是否失效包括：
[0016]当所述第一实际受力值大于所述上滑轨受力阈值时，则对应液缸的所述排出阀密封件失效；或/和，当所述第二实际受力值小于所述下滑轨受力阈值时，则对应液缸的所述吸入阀密封件失效。
[0017]进一步地，所述通过设置在上滑轨处的传感器组件和设置在下滑轨处的传感器组件分别获取相应的参数值包括：
[0018]当十字头后退时，通过设置在所述上滑轨的第二上标定位置处的第二上温度传感器检测所述上滑轨在所述标定工况下的第一实际温度；当所述十字头前进做功时，通过设置在所述下滑轨的第二下标定位置处的第二下温度传感器检测所述下滑轨在所述标定工况下的第二实际温度；
[0019]所述预设判断阈值包括在所述标定工况下的上滑轨温度阈值和下滑轨温度阈值；
[0020]所述根据所述参数值与预设判断阈值，确定压裂泵的吸入阀密封件或/和排出阀密封件是否失效包括：
[0021]当所述第一实际温度高于所述上滑轨温度阈值时，则对应液缸的所述排出阀密封件失效；或/和，当所述第二实际温度低于所述下滑轨温度阈值时，则对应液缸的所述吸入阀密封件失效。
[0022]进一步地，所述通过设置在上滑轨处的传感器组件和设置在下滑轨处的传感器组件分别获取相应的参数值包括：
[0023]通过设置在所述上滑轨的第三上标定位置处的第三上线速度传感器或/和设置在
所述下滑轨的第三下标定位置处的第三下线速度传感器，以检测所述十字头的实际前进速度和实际后退速度；
[0024]所述预设判断阈值包括在所述标定工况下的前进速度阈值和后退速度阈值；
[0025]所述根据所述参数值与预设判断阈值，确定压裂泵的吸入阀密封件或/和排出阀密封件是否失效包括：
[0026]当所述实际前进速度大于所述前进速度阈值时，则对应液缸的所述吸入阀密封件失效；或/和，当所述实际后退速度小于所述后退速度阈值时，则对应液缸的所述排出阀密封件失效。
[0027]进一步地，压裂泵故障检测方法还包括：
[0028]获取所述预设判断阈值，包括：
[0029]基于所述吸入阀密封件和所述排出阀密封件良好时的工况，建立阈值判断数据表，其中，所述阈值判断数据表包括不同设定工况下的所述上滑轨的受力值和所述下滑轨的受力值；
[0030]当施工时的所述标定工况与所述阈值判断数据表中的一个所述设定工况匹配时，将所述设定工况下的所述上滑轨的受力值作为所述上滑轨受力阈值，将所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压裂泵故障检测系统，应用于压裂泵，所述压裂泵包括上滑轨(3)、下滑轨(4)和十字头(5)，且所述十字头(5)滑动连接于所述上滑轨(3)和所述下滑轨(4)之间，其特征在于，包括传感器组件(7)和控制器，所述上滑轨(3)的上标定位置和所述下滑轨(4)的下标定位置处分别设置有所述传感器组件(7)，所述传感器组件(7)包括应变传感器、线速度传感器和温度传感器的至少一种，所述传感器组件(7)与所述控制器电连接。2.根据权利要求1所述的压裂泵故障检测系统，其特征在于，两个所述传感器组件(7)中的所述应变传感器分别设置于所述上滑轨(3)的第一上标定位置和所述下滑轨(4)的第一下标定位置，所述上滑轨(3)的所述第一上标定位置为所述上滑轨(3)的中部，所述下滑轨(4)的所述第一下标定位置为所述下滑轨(4)的中部。3.一种压裂泵故障检测方法，基于如权利要求1或2所述的压裂泵故障检测系统，其特征在于，包括：通过设置在上滑轨(3)处的传感器组件(7)和设置在下滑轨(4)处的传感器组件(7)分别获取相应的参数值；根据所述参数值与预设判断阈值，确定压裂泵的吸入阀密封件或/和排出阀密封件是否失效。4.根据权利要求3所述的压裂泵故障检测方法，其特征在于，所述通过设置在上滑轨(3)处的传感器组件(7)和设置在下滑轨(4)处的传感器组件(7)分别获取相应的参数值包括：通过设置在所述上滑轨(3)的第一上标定位置处的第一上应变传感器检测所述上滑轨(3)在标定工况下的第一实际受力值；通过设置在所述下滑轨(4)的第一下标定位置处的第一下应变传感器检测所述下滑轨(4)在所述标定工况下的第二实际受力值；所述预设判断阈值包括在所述标定工况下的上滑轨受力阈值和下滑轨受力阈值；所述根据所述参数值与预设判断阈值，确定压裂泵的吸入阀密封件或/和排出阀密封件是否失效包括：当所述第一实际受力值大于所述上滑轨受力阈值时，则对应液缸的所述排出阀密封件失效；或/和，当所述第二实际受力值小于所述下滑轨受力阈值时，则对应液缸的所述吸入阀密封件失效。5.根据权利要求3所述的压裂泵故障检测方法，其特征在于，所述通过设置在上滑轨(3)处的传感器组件(7)和设置在下滑轨(4)处的传感器组件(7)分别获取相应的参数值包括：当十字头(5)后退时，通过设置在所述上滑轨(3)的第二上标定位置处的第二上温度传感器检测所述上滑轨(3)在所述标定工况下的第一实际温度；当所述十字头(5)前进做功时，通过设置在所述下滑轨(4)的第二下标定位置处的第二下温度传感器检测所述下滑轨(4)在所述标定工况下的第二实际温度；所述预设判断阈值包括在所述标定工况下的上滑轨温度阈值和下滑轨温度阈值；所述根据所述参数值与预设判断阈值，确定压裂泵的吸入阀密封件或/和排出阀密封件是否失效包括：当所述第一实际温度高于所述上滑轨温度阈值时，则对应液缸的所述排出阀密封件失效；或/和，当所述第二实际温度低于所述下滑轨温度阈值时，则对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨承志，王洋，
申请(专利权)人：三一石油智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：