[实用新型]一种泥浆泵故障识别系统

说明书

本实用新型公开了一种泥浆泵故障识别系统，包括：传感器阵列，其对泥浆泵各噪点位置的声音信号进行探测；处理装置，其与传感器阵列连接，根据所探测到的各噪点声音信号，进行声源部件定位和特征提取；诊断装置，其与处理装置连接，将所定位的声源和提取到的声音特征数据，转换为泥浆泵的故障部件以及相应故障部件的故障类型。本实用新型能够有效预测泥浆泵故障并快速定位故障部位，结构设计简单，诊断结果精度高，适合泥浆泵在线故障诊断。

技术领域

本实用新型涉及泥浆泵检测技术领域，尤其是涉及一种泥浆泵故障识别系统。

背景技术

泥浆泵是石油钻机的心脏，主要用于循环钻井液、冲洗井底并携带岩屑、冷却钻头、保护井壁等，在喷射钻井时，还有破碎岩屑的作用。由于泥浆泵的环境恶劣、钻井工况复杂，导致泥浆泵故障率高。正确、及时地处理钻井过程中泥浆泵出现的各种故障，减少停钻时问，对于保障钻井顺利进行，降低钻井成本，减少事故的发生和杜绝安全隐患都将起着重要的作用。

传统的泥浆泵故障的诊断方法是在发生故障时，在现场依靠人的经验、技术水平，通过目测、耳听及常规的泵压数据等方式进行故障部位的判断，效率低，主观性强，现场无法做到提前预测泥浆泵故障。

在现有泥浆泵故障诊断技术中，有如下几种类型的方案：其一，通过振动传感器检测泥浆泵的振动，利用数据线传输给动态信号测试仪，最后上传数据处理模块，利用数据处理模块进行信号处理与诊断；其二，根据多个参数(主轴承温度、十字头温度、润滑油温度和压力、缸套压力、泵压、泵冲)来进行实时监测和预警，便于快速确定泥浆泵故障点；其三，在泥浆泵的各个液缸上设置若干单声音传感器，采集各液缸单声音信号进行融合运算，可以分离出各个液缸的噪声信号。

虽然现有技术能够对泥浆泵进行故障诊断处理，但在实现本实用新型过程中，发明人发现现有泥浆泵故障诊断技术存在如下问题：1、基于接触式传感器设备进行振动信号、音频信号采集，采集结果受安装位置、安装环境和泥浆泵工作环境等因素影响更较大；2、基于单麦克风处理技术来进行声音信号采集，使得目标声源定位结果失真严重；3、采用线性阵列技术进行声信号采集，在背景噪声较强的情况下，诊断精度较低；4、仅研究了噪声分离方案，并未实现故障诊断和预测。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种泥浆泵故障识别系统，包括：传感器阵列，其对泥浆泵各噪点位置的声音信号进行探测；处理装置，其与所述传感器阵列连接，根据所探测到的各噪点声音信号，进行声源部件定位和特征提取；诊断装置，其与所述处理装置连接，将所定位的声源和提取到的声音特征数据，转换为泥浆泵的故障部件以及相应故障部件的故障类型。

优选地，所述系统还包括：采集装置，其位于所述传感器阵列和所述处理装置之间，对所探测到的各噪点声音信号进行数据格式标准化处理。

优选地，所述处理装置包括：预处理单元、以及分别与所述预处理单元连接的定位单元和特征提取单元。

优选地，所述预处理单元包括依次连接的模数转换器、滤波器、降噪器、放大器、加窗分帧器和时域-频域变换器。

优选地，所述声源部件包括但不限于：液缸、活塞、吸入阀、排出阀、动力端链条、十字头和导板部件。

优选地，所述传感器阵列水平放置在泥浆泵的液力端侧的下方。

优选地，所述传感器阵列采用麦克风传感器阵列。

优选地，所述传感器阵列为由多个声音传感器形成的矩形面阵机构。

优选地，所述矩形面阵机构采用16*13矩形阵列，其中，各传感器间的间距为0.05m。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：