[实用新型]一种三缸往复式钻井泵功图测试系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三缸往复式钻井泵功图测试系统，用于钻井泵故障诊断，属于石油天然气装备领域。

背景技术

钻井泵作为钻井作业的重要装备，在工作时主要承担向井底输送循环高压钻井液，用于冲洗井底、破碎岩石、冷却润滑钻头，并将岩屑携带返回地面。因其结构复杂和工况恶劣，生产中常因异常故障导致施工停滞，造成较大的经济损失。在钻井作业中，钻井泵的性能、状态、使用寿命是钻机正常钻进的重要决定性因素。钻井泵主要由动力端和液力端两部分组成。液力端主要由柱塞、缸套、泵缸、泵阀、阀箱以及空气包组成，因结构复杂、工况恶劣，常常发生故障。相对于动力端，液力端所出现的故障频率高、种类多。为此，对钻井泵液力端进行实时状态监测和故障诊断显得尤为重要。

目前，一般采用振动测试技术对钻井泵进行监测和故障诊断。对钻井泵液力端所测振动信息而言，除泵阀轮流关闭产生的振动外，还存在多种振源，如活塞冲击流体产生的振动、流体流过泵阀阀隙产生的振动、以及动力端产生的振动等。这将导致对钻井泵液力端故障识别存在较大的难度，对信号的处理能力提出较高的要求，诊断系统的建模也相对复杂。

钻井泵的诊断目前还基本停留在离线诊断阶段，都是通过定时检测钻井泵工作状况，离线分析诊断数据，并判定钻井泵故障。由于故障诊断没有和钻井泵的实时控制结合起来，操作流程实时性差，不能及时发现钻井泵故障，将较大程度影响钻井作业效率。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种三缸往复式钻井泵功图测试系统，以实现对钻井泵液力端的在线检测和诊断故障。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型一种三缸往复式钻井泵功图测试系统，主要由力传感器、位移传感器、动态数据采集仪、微型计算机组成。在钻井泵液力端三个泵缸的活塞杆与拉杆连接的卡箍上分别安置一个位移传感器；在钻井泵液力端三个泵缸的活塞杆上分别安置一个力传感器；在钻井泵的运行过程中，通过力传感器和位移传感器测得的信号经动态数据采集仪传递至计算机，再由分析处理软件得到钻井泵实测示功图，并提取实测示功图的故障特征量，最后将实测示功图的特征量与故障库中的钻井泵液力端故障示功图的特征量进行对比分析，诊断出钻井泵液力端故障。

所述力传感器采用电阻应变片式传感器，位移传感器采用光电式位移传感器。

通过微型计算机及软件对钻井泵实时测试数据进行高速采集、处理、显示和故障诊断，实现了对钻井泵液力端故障的在线诊断。该系统可在线诊断出钻井泵液力端的主要故障，包括缸套、活塞损坏与磨损，排出阀与吸入阀的漏失、弹簧断裂、阀体卡死或异物卡住等故障。

本实用新型的优点：1、该系统通过功图测试系统对钻井泵液力端进行诊断，采用的传感器是力传感器和位移传感器，故可避免振动测试技术中振动对信号的影响；2、该系统可迅速准确的检测出钻井泵液力端故障的具体位置、程度，避免故障扩大造成更大的经济损失；3、具有结构简单、成本低、精确高的特点。

附图说明

图1为本实用新型一种三缸往复式钻井泵功图测试系统的示意图。

图2为本实用新型的测试原理框图。

图中，1．活塞杆，2力传感器，3．泵缸，4．泵缸，5．动态数据采集仪，6．计算机，7．泵缸，8．活塞杆，9．卡箍，10．位移传感器，11．力传感器，12．卡箍，13．位移传感器， 14．活塞杆，15．力传感器，16．卡箍，17．位移传感器。

具体实施方案

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1、图2所示，本实用新型一种三缸往复式钻井泵功图测试系统，主要由力传感器（2、15、11）、位移传感器（17、13、10）、动态数据采集仪（5）、微型计算机（6）组成，在钻井泵液力端泵缸（3、4、7）的活塞杆（1、14、8）与拉杆连接的卡箍（16、12、9）上分别安置位移传感器（17、13、10）；在钻井泵液力端泵缸（3、4、7）的活塞杆（1、14、8）上分别安置力传感器（2、15、11）；在钻井泵的运行过程中，通过力传感器（2、15、11）和位移传感器（17、13、10）测得的信号经动态数据采集仪（5）传递至计算机（6），再由分析处理软件得到钻井泵实测示功图，并提取实测示功图的故障特征量，最后将实测示功图的特征量与故障库中的钻井泵液力端故障示功图的特征量进行对比分析，诊断出钻井泵液力端故障。