本發明公開了一種柱塞泵狀態監測與故障診斷系統，包括監測故障診斷設備，所述監測故障診斷設備對柱塞泵的液力端總成實施監測與故障診斷，所述監測故障診斷設備還對動力端總成和/或減速箱總成實施監測與故障診斷。有益效果：該套診斷系統不僅對液力端總成監測診斷，還對動力端總成和/或減速箱總成實施監測與故障診斷，即對柱塞泵整體都能夠及時準確預判設備故障，更符合當下壓裂現場的高壓力、大排量、連續性作業要求，按需維修，而不是定時檢驗維修，省人工，省時間，省材料，經濟合理；及早發現問題，預防突發事故的發生，降低損傷破壞程度的同時降低維護費用；提升了柱塞泵的利用率；延長了柱塞泵的使用壽命。

技術領域

本發明涉及柱塞泵技術領域，具體涉及一種柱塞泵狀態監測與故障診斷系統。

背景技術

油田壓裂用柱塞泵是油氣田開采中高壓泵送壓裂介質的設備，常用的油田壓裂柱塞泵為柱塞式容積往復泵，主要由動力端總成、液力端總成和減速箱總成組成，動力端總成由動力端殼體、曲軸、連桿、十字頭機構、十字頭箱體和保持架等組成；液力端總成包括閥箱、柱塞、吸入閥、排出閥等。通過柴油發動機、電動機、渦輪發動機等動力源提供動力驅動減速箱總成及動力端總成，動力端總成帶動柱塞在液力端總成的閥箱密封腔內做直線往復運動，在液力端總成閥箱內吸入閥和排出閥交替作用下實現壓裂介質的高壓泵送。通過柱塞泵將壓裂介質高壓泵送至地層，將地層壓開，形成裂縫，從而達到油氣田增產增注的目的。故在整個油氣田開采中，壓裂作業設備的柱塞泵是最常出現故障的部件。

目前壓裂用柱塞泵在油氣田井場往往使用計劃維修、突發事故維修的維修保養方式，計劃維修也稱為定期預防性維修，現場人員根據生產計劃和經驗，規定在設備運行一定時間后，進行拆機檢查、維修、更換零部件，這種維修制度下，無論設備有無故障都要進行拆檢，浪費人工、物料，具有盲目性，既不經濟又不合理；突發事故維修，即出現故障后進行維修，這個維修對設備損傷破壞程度大、且維修費用高。而且在實際施工過程中，由于地下油氣層復雜性及高壓泵送的壓力脈動等因素影響，各個現場具體使用的柱塞泵，其各部件從使用到報廢過程中壽命差異較大，且很難預測。目前常用維修方式均無法準確把握柱塞泵的運行狀態，更無法預判其故障的發生率，不僅降低了柱塞泵的利用率、縮短了柱塞泵的使用壽命，也為企業的正常生產埋下了安全隱患。在柱塞泵運行過程中，動力端總成、減速箱總成為柱塞高壓泵送介質提供動力，而液力端總成與高壓介質直接接觸，故液力端總成是柱塞泵中最容易出現故障的部分，這也就是為什么現有監測與故障診斷，都只針對液力端的原因。

隨著油氣田超高壓、超深井、水平井的不斷開發，其作業工況也越來越惡劣，要求高壓力、大排量作業，特別是在非常規油氣作業——頁巖氣作業，其作業壓力有時高達120MPa，工況惡劣，而且要求連續性、大排量、高壓力作業。相對之前油氣田常規壓裂間歇性作業，柱塞泵可以利用作業間隙進行檢修，而頁巖氣壓裂作業連續性、大排量、高壓力作業工況，使得檢修時間必須大幅濃縮，且柱塞泵的零部件容易磨損，在如頁巖氣開采的目前惡劣工況下，不僅使柱塞泵液力端故障頻率增大，而且動力端故障及減速箱故障也頻發，使得壓裂設備驟停時常出現。壓裂用柱塞泵價格昂貴，液力端總成、動力端總成及減速箱總成一旦損壞，不僅維修費用高，而且嚴重影響現場施工。以目前現有的僅是針對液力端進行監測的柱塞泵狀態監測已無法滿足當下連續性、大排量、高壓力作業工況的要求，且現有的液力端監測技術，預測針對性不強，需要專業人員進行監測和分析，無法及時發現柱塞泵故障，應用受限，無法從根本上解決柱塞泵維修問題。

為此亟待一種能滿足當下連續性、大排量、高壓力作業工況的需求，針對柱塞泵全面監測和診斷的系統。

發明內容