[发明专利]一种压裂泵在线监测及故障诊断系统

说明书

本发明公开了一种压裂泵在线监测及故障诊断系统，包括信号采集模块、信号处理模块和数据模块；信号采集模块负责接收、处理和存储各传感器信号，并把数据打包发送；信号处理模块包括故障预测与并发控制模块、阈值与窗函数设定模块以及分别与其数据交联的振动信号特征提取与辨识模块、通用信号处理模块、基于规则的预测算法模块、数据共享缓冲模块；数据模块用于提供基准数据及技术支持数据；数据通过信号处理模块分析处理后得出泵的主要部件工作状态。由此，本发明的压裂泵在线监测及故障诊断系统实现了压裂泵的状态监测‑诊断‑预报‑治理和管理一体化，降低了压裂泵运维成本，本发明还公开了一种压裂泵在线监测及诊断方法，基于上述系统。

技术领域

本发明涉及设备运维领域，尤其涉及一种压裂泵在线监测及故障诊断系统。

背景技术

压裂泵是油田注水、压裂、酸化等提高油层产量和采收率的重要措施设备，在各油气田都广泛使用。在水力压裂作业中，利用压裂液传导压力的作用，将地层压开，形成数条裂缝，从而达到增产增注的目地，压裂泵是实现这一目的核心设备。针对压裂施工的工况，要求压裂泵具备压力高、排量大、耐腐蚀及耐磨性强的特点，这使得压裂泵的零部件容易磨损，需要频繁更换。

压裂泵主要包括动力输入端和液力输出端。动力输入端主要由动力输入端转轴、减速箱、曲轴、连杆、十字头、十字头滑套等组成；液力端主要由活塞、吸入阀门和排出阀门总成等部件组成。

目前存在以下问题：

压裂泵应用于油气井压裂作业，由于地域处于野外，交通不便，工作环境恶劣，一旦装备出现故障，无法正常工作，而维修保障设备和人员又不能及时到位，严重影响整井作业进度，给企业带来很大的成本损失；油气井的压裂作业是由多个压裂泵组合完成的，每个泵的工作状态都会影响到全部作业效率。目前，主要靠现场作业人员逐台进行巡检，费事费力，并且检查准确性不高，经常发生漏检，甚至重大故障，导致压裂泵报废情况；压裂泵是由旋转运动的减速箱中曲轴带到往复式活塞进行增压工作的，活塞与缸体间的轴瓦经常由于润滑或者材料质量问题，出现“烧瓦”现象，轻则增加运动阻力，重则导致“活塞卡滞”，直接损坏整体结构，导致整个压裂泵的报废。

压裂泵的液力端是由成对阀门组件控制液体流动方向的，即吸入阀门和排出阀门。阀门的工作状态监测一直是行业难题，业界通常采用进出口压力差进行监测，但是由于压力非常高，大量程高精度的压力传感器造价非常高，并且这种方法也不能定位到每个阀门的工作状态；加上压裂泵内部结构复杂，如果某个部件发生故障，在现场很难定位，一般都需要返厂维修，导致装备的使用效率降低，大大增加作业成本。

如果能够迅速定位故障部件，在现场就可以有针对性地进行维修或者更换，提高装备使用效率，可以节省大量因返厂导致的维修费用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种压裂泵在线监测及故障诊断系统。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种压裂泵在线监测及故障诊断系统，所述压裂泵包括动力输入端和液力输出端，其特征在于，包括信号采集模块、信号处理模块和数据模块，所述信号采集模块与所述信号处理模块通讯联接；所述信号处理模块与所述数据模块通讯联接；

所述信号采集模块包括前置采集器及与前置采集器电连接的传感器组件，所述前置采集器主要包括振动信号采集模块、通用信号采集模块、存储模块、数据传输模块，负责接收各传感器信号、对信号预处理和数据存储，并把数据打包发送；所述传感器组件包括安装于动力输入端的转速传感器、第一振动传感器、第二振动传感器、温度传感器及安装在液力输出端的第三振动传感器；