【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油田压裂柱塞泵诊断。更具体地说，本专利技术涉及一种压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法。
技术介绍
1、在油气井压裂施工作业过程中，压裂设备作用是实现工作流体增压，其核心部件为压裂柱塞泵，由于工作压力高，且工作流体含有支撑剂(固体颗粒)，柱塞泵泵阀容易损坏。由于泵送压力或工作流体的不同，寿命也会存在显著差异，如果不能及时发现泵阀损坏会造成其他泵头体、阀座等相关部件的损坏。
2、目前已有的泵阀故障诊断方法主要采用振动、压力监测等方式分析泵阀故障特征，来判断泵阀是否损坏，例如专利cn202020935438.x一种柱塞泵状态监测与故障诊断系统。这些方式存在所采集的振动、压力监测等信号信息对泵阀故障敏感度低和噪音信号多等问题，实际使用过程中难以达到泵阀故障准确诊断的目的。其他的诊断系统主要针对动力端故障诊断，不涉及本申请所述内容，例如专利cn202110415612.7一种柱塞泵的故障诊断方法及诊断系统。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提供一种压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，采用扭矩信号、压力信号和相位信号的融合，通过其与正常扭矩信号的对比，快速实现泵阀故障诊断，解决现有泵阀故障诊断准确率低的难题。
2、为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，包括：采用扭矩信号、压力信号和相位信号三者的融合，构建泵阀正常条件下曲轴不同相位对应的扭矩波动阈值特征，计算扭矩信号与理论扭矩偏差，通过其与正常扭矩信号的对比，快速实现泵阀
3、优选的是，具体包括如下步骤：
4、步骤1：判断设备运行状态，当设备动力系统转速处于非调速状态，开启泵阀故障诊断；
5、步骤2：采集压裂泵曲轴输入扭矩、曲轴相位和排出压力信号；
6、步骤3：结合压裂泵结构参数及上述步骤2采集的信号数据，构建扭矩波动阈值数据库；
7、步骤4：对照扭矩波动阈值数据库，判断扭矩是否存在异常波动，当采集的实际扭矩波动超过波动阈值，异常次数加1，间隔2个曲轴旋转周期，重复上述步骤1至步骤3操作进行扭矩波动比较，判断是否为异常波动；
8、步骤5：扭矩波动异常次数大于等于设定次数时，结合相位给出对应的泵阀异常信号。
9、优选的是，所述步骤3构建扭矩波动阈值数据库具体为：
10、步骤31：结合压裂泵结构参数和排出压力，计算曲轴0～360°范围的理论扭矩；
11、步骤32：计算上述步骤2中采集的扭矩信号与理论扭矩的偏差，获得泵阀正常条件下曲轴不同相位对应的扭矩波动，并获得波动阈值特征，记录作为波动阈值数据库。
12、优选的是，柱塞泵为曲柄滑块机构，排出压力为柱塞端面压力，压裂泵结构参数包括柱塞直径、曲柄半径、冲程，曲轴理论扭矩的计算不考虑摩擦副，结合上述压裂泵结构参数及柱塞端面压力，通过曲轴扭矩理论计算公式计算曲轴0～360°范围的理论扭矩。
13、优选的是，所述步骤5中，扭矩波动异常设定次数为3次。
14、优选的是，所述步骤1中，设备动力系统转速处于调速状态时，异常次数清0。
15、优选的是，所述步骤2中，通过设置相互独立的传感器，分别采集压裂泵曲轴输入扭矩、曲轴相位和排出压力信号。
16、本专利技术至少包括以下有益效果：
17、本专利技术提供的一种压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，主要采集扭矩、相位、压力三种信号，并且每种信号布置1个传感器，相较于其他方式无干扰信号，不需要复杂的时域和频域数据处理和分析，能够快速实现泵阀故障诊断，而且能够定位到具体是哪一组泵阀存在异常，诊断可靠性高。
18、本专利技术提供的一种压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，可广泛应用于固井、压裂、注水、泥浆泵等高压柱塞泵送设备，可以对此类柱塞泵泵阀的状态进行提前预判并提前更换泵阀等易损件，避免运行过程中由于泵阀损坏导致停机或损坏泵头，也可避免重复拔泵导致的人工浪费，有效降低设备运行成本，应用前景广阔。
19、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，包括：采用扭矩信号、压力信号和相位信号三者的融合，构建泵阀正常条件下曲轴不同相位对应的扭矩波动阈值特征，计算扭矩信号与理论扭矩偏差，通过其与正常扭矩信号的对比，快速实现泵阀故障诊断。
2.如权利要求1所述的压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，所述步骤3构建扭矩波动阈值数据库具体为：
4.如权利要求3所述的压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，柱塞泵为曲柄滑块机构，排出压力为柱塞端面压力，压裂泵结构参数包括柱塞直径、曲柄半径、冲程，结合上述压裂泵结构参数及柱塞端面压力，通过曲轴扭矩理论计算公式计算曲轴0～360°范围的理论扭矩。
5.如权利要求2所述的压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，所述步骤5中，扭矩波动异常设定次数为3次。
6.如权利要求2所述的压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，所述步骤1中，设备动力系统转速处于调速状态时，异常次数清0。
7.如权利要求2所述的
...【技术特征摘要】
1.一种压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，包括：采用扭矩信号、压力信号和相位信号三者的融合，构建泵阀正常条件下曲轴不同相位对应的扭矩波动阈值特征，计算扭矩信号与理论扭矩偏差，通过其与正常扭矩信号的对比，快速实现泵阀故障诊断。
2.如权利要求1所述的压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，所述步骤3构建扭矩波动阈值数据库具体为：
4.如权利要求3所述的压裂柱塞泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，柱塞泵为曲柄滑块机构，排出压力为柱塞端面压力，压...
【专利技术属性】
技术研发人员：范杰，王庆群，李哲，彭平生，李莉莉，陆英娜，李卓航，李方淼，王树超，棘广宇，
申请(专利权)人：中国石油化工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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