【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气开采监测，具体涉及一种往复式柱塞泵健康监测管理系统及其监测管理方法。
技术介绍
1、往复式柱塞压力泵是油气开采中的重要设备，是生产过程中的高压介质泵送装置。柱塞泵整体由动力端和液力端两大部分组成。其中动力端部分包括齿轮箱、曲轴及其轴承组、连杆、十字头组件，液力端包括柱塞、盘根组件、阀门组件、泵头及吸入排出管汇。动力端负责将旋转运动转换为往复运动，液力端负责将低压介质通过往复运动和阀门开启闭合转换为高压介质。
2、当前的设备维修方式有：事后维修，即设备故障后维修；预防性维修，即定期更换易损件，定期拆检；预测性维修，根据监测数据进行分析，确定设备是否存在故障，是否需要维修，哪个零部件需要维修。目前在油气田现场采用的维修方式还是以事后维修为主，预防性维修为辅。采用事后维修，通常都是在生产过程中，设备运行出现异常，无法达到指定的工作性能或直接不能运行，零部件的损坏已十分严重，并且会造成局部的连锁损坏，导致维修时间长，维修成本高，并且导致生成中断。而预防性维修，也称为计划性维修，定期更换易损件，但是由于实际现场工况不同，多长时间更换一次，完全由维修人员的经验决定。这些都给设备的维修造成了阻碍，导致设备的运行效率降低，维修成本增加。
3、为了保障柱塞泵的长时间稳定运行，维修人员需要实时了解每台柱塞泵的运行状态，合理的安排维修计划，即实现预测性维修，降低因为设备故障造成的停工停产，因此当下急需一套能够实现柱塞泵健康管理系统。
技术实现思路
1、本专利技术
2、为实现上述目的，本专利技术所涉及的往复式柱塞泵健康监测管理系统，包括：
3、传感器模块：获取往复式柱塞泵的数据；
4、数据采集模块：连接所述传感器模块，采集其获取的数据，将模拟信号转换为数字信号；
5、rfid模块：将数字信号发送至本地数据处理模块；
6、本地数据处理模块：对数字信号进行分析；
7、本地可视化模块：将本地数据处理模块的分析结果进行本地显示；
8、通讯模块：将本地数据处理模块的分析结果传输给远程模块；
9、远程模块：接收所述通讯模块发送的数据实现对往复式柱塞泵的远程健康监测和管理。
10、优选地，所述传感器模块包括对往复式柱塞泵动力端曲轴的转速和旋转角实施监测的安装在曲轴一侧的转速传感器、对往复式柱塞泵动力端实施振动监测的安装在动力端表面的动力端振动传感器、对往复式柱塞泵液力端实施振动监测的安装在液力端表面的液力端振动传感器、对往复式柱塞泵动力端润滑系统实施监测的安装在动力端润滑管线上的润滑系统压力传感器和润滑系统温度传感器、对往复式柱塞泵液力端吸入压力实施监测的安装在液力端进口管汇上的压力传感器和对于往复式柱塞泵液力端排出压力实施监测的安装在液力端排出管汇上的压力传感器。
11、优选地，对往复式柱塞泵进行动力端和液力端进行更换记录管理，对需监测管理的动力端和液力端安装rfid标签和读写探头，实施监测管理的rfid标签安装在动力端和液力端的表面下侧，识别rfid标签的读写探头安装在动力端表面下侧。
12、优选地，所述数据采集模块包括高频采集模块和低频采集模块，所述高频采集模块的采样频率不低于10khz，所述高频采集模块对振动传感器和转速传感器的信号进行采集，所述低频采集模块对温度传感器和压力传感器的信号进行采集。
13、优选地，所述本地数据处理模块包括数据清洗组件、异常数据报警识别组件、数据分析组件、故障诊断组件和数据存储组件，在监测到异常数据时对异常数据进行分析，提取特征指标，通过故障诊断组件对故障进行定位，通过本地可视化模块在本地进行实时监测数据显示，在系统做出往复式柱塞泵故障提示时，查看故障信息。
14、优选地，所述本地可视化模块包括实时数据显示组件和报警记录查询组件。
15、优选地，所述通讯模块包括j1939通讯、无线通讯和4g通讯中的一种或多种。
16、优选地，所述远程端模块实现对多套本地系统进行连接，包括仪表车远程端、web端和移动端。
17、一种往复式柱塞泵健康监测管理系统的监测管理方法，包括以下步骤：
18、a)开始监测后，传感器模块对转速、振动、温度、压力信号进行采集，并转换为数字信号；
19、b)将数字信号后与系统的设定阈值进行比较，若各数字信号的值均未超过设定阈值，则持续进行信号采集，若超过则进行下一步数据处理，进入到步骤c)；
20、c)本地数据处理模块对转速信号进行处理，计算曲轴的旋转角φ，对所有振动信号进行频段b1特征向量a1计算、频段b2特征向量a2计算、频段b3特征向量a3计算；对润滑油的进口温升梯度值△t1，润滑油出油口温升梯度△t2，进出油口温差△t3进行计算；根据转速、排出压力值及往复式柱塞泵的设计参数计算负载率w；将以上特征值及信号原始值传入到本地数据处理模块的数据分析组件中，进入步骤d)；
21、d)将步骤b)和步骤c)取得的数值传输到数据分析组件，采用智能分析功能对设备的健康状态进行评价，确定往复式柱塞泵的健康状态，若设备健康，则继续步骤a)；若分析评价后，确定往复式柱塞泵健康状态异常，出具评价报告，并生成报警记录，然后继续返回步骤a)，继续信号的采集。
22、优选地，所述步骤c)中，根据设备的实际情况确定频带特征向量的计算数量。
23、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
24、1、通过振动信号和转速信号，解决了工业现场对于键相往复式柱塞泵需要在出现故障后拆解检修，耗时耗力的问题，通过该系统能够在停机前就确定设备的故障部位，实现了计划性维修和事后维修向预测性维修的转变，提高往复式柱塞泵的连续运转时间，减少非计划性停机时间；
25、2、通过安装在动力端和液力端的rfid标签和rfid探头，系统能够自动识别动力端和液力端总成的更换，当前累计运转时间，是否处于使用状态，便于设备管理人员管理往复式柱塞泵的使用；
26、3、通过多种通讯方式，设备管理人员可灵活的采用多种监测终端进行往复式柱塞泵的健康监测和管理；
27、4、不仅对液力端总成进行监测，还对动力端总成和/或减速箱总成实施监测，即对往复式柱塞泵的健康状态进行全面、整体的监测和管理，能够及时了解到设备当前的健康状态，并且对更换的易损件进行统一管理，使其各部件运行在最佳状态。
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1.一种往复式柱塞泵健康监测管理系统，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述往复式柱塞泵健康监测管理系统，其特征在于：所述传感器模块包括对往复式柱塞泵动力端(1)曲轴的转速和旋转角实施监测的安装在曲轴一侧的转速传感器(2)、对往复式柱塞泵动力端(1)实施振动监测的安装在动力端(1)表面的动力端振动传感器(3)、对往复式柱塞泵液力端(4)实施振动监测的安装在液力端(4)表面的液力端振动传感器(5)、对往复式柱塞泵动力端(1)润滑系统实施监测的安装在动力端(1)润滑管线上的润滑系统压力传感器和润滑系统温度传感器、对往复式柱塞泵液力端(4)吸入压力实施监测的安装在液力端(4)进口管汇上的压力传感器和对于往复式柱塞泵液力端(4)排出压力实施监测的安装在液力端排出管汇上的压力传感器。
3.如权利要求1所述往复式柱塞泵健康监测管理系统，其特征在于：对往复式柱塞泵进行动力端(1)和液力端(4)进行更换记录管理，对需监测管理的动力端(1)和液力端(4)安装RFID标签(6)和读写探头(7)，实施监测管理的RFID标签(6)安装在动力端(1)和液力端(4)的表面下侧，识别
4.如权利要求2所述往复式柱塞泵健康监测管理系统，其特征在于：所述数据采集模块包括高频采集模块和低频采集模块，所述高频采集模块的采样频率不低于10KHz，所述高频采集模块对振动传感器和转速传感器的信号进行采集，所述低频采集模块对温度传感器和压力传感器的信号进行采集。
5.如权利要求1所述往复式柱塞泵健康监测管理系统，其特征在于：所述本地数据处理模块包括数据清洗组件、异常数据报警识别组件、数据分析组件、故障诊断组件和数据存储组件。
6.如权利要求1所述往复式柱塞泵健康监测管理系统，其特征在于：所述本地可视化模块包括实时数据显示组件和报警记录查询组件。
7.如权利要求1所述往复式柱塞泵健康监测管理系统，其特征在于：所述通讯模块包括J1939通讯、无线通讯和4G通讯中的一种或多种。
8.如权利要求1所述往复式柱塞泵健康监测管理系统，其特征在于：所述远程端模块实现对多套本地系统进行连接，包括仪表车远程端、Web端和移动端。
9.一种如权利要求1～8任一项所述往复式柱塞泵健康监测管理系统的监测管理方法，其特征在于：包括以下步骤：
10.如权利要求9所述往复式柱塞泵健康监测管理系统的监测管理方法，其特征在于：所述步骤C)中，根据设备的实际情况确定频带特征向量的计算数量。
...【技术特征摘要】
1.一种往复式柱塞泵健康监测管理系统，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述往复式柱塞泵健康监测管理系统，其特征在于：所述传感器模块包括对往复式柱塞泵动力端(1)曲轴的转速和旋转角实施监测的安装在曲轴一侧的转速传感器(2)、对往复式柱塞泵动力端(1)实施振动监测的安装在动力端(1)表面的动力端振动传感器(3)、对往复式柱塞泵液力端(4)实施振动监测的安装在液力端(4)表面的液力端振动传感器(5)、对往复式柱塞泵动力端(1)润滑系统实施监测的安装在动力端(1)润滑管线上的润滑系统压力传感器和润滑系统温度传感器、对往复式柱塞泵液力端(4)吸入压力实施监测的安装在液力端(4)进口管汇上的压力传感器和对于往复式柱塞泵液力端(4)排出压力实施监测的安装在液力端排出管汇上的压力传感器。
3.如权利要求1所述往复式柱塞泵健康监测管理系统，其特征在于：对往复式柱塞泵进行动力端(1)和液力端(4)进行更换记录管理，对需监测管理的动力端(1)和液力端(4)安装rfid标签(6)和读写探头(7)，实施监测管理的rfid标签(6)安装在动力端(1)和液力端(4)的表面下侧，识别rfid标签(6)的读写探头(7)安装在动力端(1)表面下侧。
4.如权利要求2所述往复式柱塞泵健康监...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝帆，冉翔，汪政，吴畔州，李飞，张华华，毛哲，
申请(专利权)人：四机赛瓦石油钻采设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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