CN109931254B - 一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统，包括：数据采集模块、数据分析处理模块、规则设定模块和可视化终端；所述数据采集模块用于采集压裂泵的关键参数，并将采集的关键参数作为所述数据分析处理模块的输入；所述数据分析处理模块用于对所述关键参数进行处理与分析，得到压裂泵的工作状态，并将压裂泵的工作状态作为所述规则设定模块的输入；所述规则设定模块用于根据所述工作状态，对保养规则进行设定，得到新的保养规则；所述可视化终端用于对所述新的保养规则进行显示。本发明的有益效果是：本发明所提出的技术方案可通过压裂泵的真实运转工况调整压裂泵的保养规则，提升压裂泵的使用寿命。

Description

一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统

技术领域

本发明涉及压裂装备保养领域，尤其涉及一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统。

背景技术

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。零部件频繁更换会增加替换零件的额外成本以及用于安装替换零件操作的额外时间。

由于压裂泵的保养时间是根据经验总结预估的固定保养周期，对于超负荷工作的压裂泵和闲置的压裂泵基本采取的是同样一种保养策略，往往是到达周期甚至是发生故障后才进行维保，没有准确实时的数据支撑对泵的性能、部件、状态进行评估，导致超负荷运转的压裂泵损耗增大，寿命缩短。本发明针对此类问题，提出一种保养规则设定系统，基于一定时间一定周期内实际作业工况分析后得出动态保养规则，智能给出不同的保养周期，可以提高压裂泵的使用寿命。

发明内容

为了解决超负荷工作的压裂泵和闲置的压裂泵基本采取同样一种保养策略，往往是到达周期甚至是发生故障后才进行维保，没有准确实时的数据支撑对泵的性能、部件、状态进行评估，导致超负荷运转的压裂泵损耗增大，寿命缩短的问题，本发明提供了一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统，包括：数据采集模块、数据分析处理模块、规则设定模块和可视化终端；

所述数据采集模块用于采集压裂泵的关键参数，并将采集的关键参数作为所述数据分析处理模块的输入；

所述数据采集模块包括：传感器单元和数据采集板；所述传感器单元包括：用于测量压裂泵输入扭矩的扭矩传感器、用于测量压裂泵输入转速的转速传感器、用于测量压裂泵输出排量的排量传感器及用于测量压裂泵输出端的输出压力的压力传感器；

所述数据采集板用于接入所述传感器单元中各传感器采集的关键参数；所述关键参数包括：扭矩传感器采集的压裂泵的输入扭矩、转速传感器采集的压裂泵的输入转速、排量传感器采集的压裂泵的输出排量、压力传感器采集的压裂泵的输出压力；

所述数据分析处理模块用于对所述关键参数进行处理与分析，得到压裂泵的工作状态，并将压裂泵的工作状态作为所述规则设定模块的输入；

所述规则设定模块用于根据所述工作状态，对保养规则进行设定，得到新的保养规则；

所述可视化终端用于对所述新的保养规则进行显示；

进一步地，所述数据分析处理模块包括：处理单元、存储单元和分析单元；所述处理单元用于接收所述数据采集板传输的所述关键参数，并设定识别周期T；所述存储单元用于存储所述处理单元接收的所述关键参数和所述识别周期T；所述分析单元用于从所述存储单元中获取所述关键参数和识别周期T，并根据动态效率计算公式计算压裂泵的动态效率η，具体计算公式如下：

上式中，v为压裂泵的轴功率，计算公式为：

w为压裂泵的液压功率，计算公式为：

其中，Q为所述扭矩传感器采集的输入扭矩，N为所述转速传感器采集的输入转速，L为所述排量传感器采集的输出排量，P为所述压力传感器采集的输出压力；同时，分析单元根据计算出来的动态效率η，与工作效率标定值A.η进行对比，得到压裂泵的工作状态。

进一步地，分析单元根据计算出来的动态效率η，与工作效率标定值A.η进行对比，得到压裂泵的工作状态；具体对比方法如下：

若η<A.η，则压裂泵的工作状态为低负荷运转状态；若η＝A.η，则压裂泵的工作状态为正常负荷运转状态；若η>A.η，则压裂泵的工作状态为超负荷运转状态；其中，工作效率标定值A.η为预设值。

进一步地，所述规则设定模块包括：常规保养规则存储单元和保养规则设定单元；所述常规保养规则存储单元用于存储常规保养规则；所述保养规则设定单元用于根据所述工作状态，设定新的保养规则，并将新的保养规则存储至所述保养规则存储单元，以替换所述常规保养规则存储单元中存储的常规保养规则，作为新的保养规则；

进一步地，所述常规保养规则为：压裂泵在运行时间t满足条件t≥x1小时后，需要清洁动力端的润滑油吸入过滤器；压裂泵在运行时间t满足条件t≥x2小时后，需要更换动力端的润滑油以及清洁润滑油箱；且在压裂泵在运行时间t满足条件t≥x1小时后，还需要要更换易损件；所述易损件包括：凡尔、凡尔胶皮和凡尔座；其中，x1和x2均为预设值，且x2>x1；

所述新的保养规则的设定方法如下：

若在识别周期T内，压裂泵处于超负荷运转状态，则将保养时间调整为T1*η；其中，T1为原定的保养时间，为预设值；即在新的保养规则下，压裂泵运行T1*η小时后，需要要彻底清洁动力端的润滑油吸入过滤器；若在识别周期T内，压裂泵处于低负荷运转状态或者正常负荷运转状态，则保持原有的常规保养规则不变。

进一步地，所述可视化终端为移动终端或者固定终端，客户可按照所述可视化终端中显示出来的保养规则，对压裂泵进行定制化、策略化保养，提升压裂泵的使用寿命。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所提出的技术方案基于变工况的压裂泵保养规则及装置，可以准确实时计算压裂泵的运转工况，同时将相关数据存储验证，通过压裂泵的真实运转工况调整压裂泵的保养规则，提升其使用寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统的模块组成示意图；

图2是本发明实施例中一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统的整体架构图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的实施例提供了一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统。

请参考图1，图1是本发明实施例中一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统的模块组成示意图，包括顺次连接的：数据采集模块11、数据分析处理模块12、规则设定模块13和可视化终端14；

所述数据采集模块11用于采集压裂泵的关键参数，并将采集的关键参数作为所述数据分析处理模块的输入；

所述数据分析处理模块12用于对所述关键参数进行处理与分析，得到压裂泵的工作状态，并将压裂泵的工作状态作为所述规则设定模块13的输入；

所述规则设定模块13用于根据所述工作状态，对保养规则进行设定，得到新的保养规则；

所述可视化终端14用于对所述新的保养规则进行显示；

请参考图2，图2是本发明实施例中一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统的整体架构图；所述数据采集模块11包括：传感器单元01和数据采集板02；

所述传感器单元01包括：用于测量压裂泵输入扭矩的扭矩传感器、用于测量压裂泵输入转速的转速传感器、用于测量压裂泵输出排量的排量传感器及用于测量压裂泵输出端的输出压力的压力传感器；

所述数据采集板02用于接入所述传感器单元01中各传感器采集的关键参数；所述关键参数包括：扭矩传感器采集的压裂泵的输入扭矩、转速传感器采集的压裂泵的输入转速、排量传感器采集的压裂泵的输出排量、压力传感器采集的压裂泵的输出压力；

所述数据分析处理模块12包括：处理单元03、存储单元04和分析单元05；所述处理单元03用于接收所述数据采集板02传输的所述关键参数，并设定识别周期T；所述存储单元04用于存储所述处理单元03接收的所述关键参数和所述识别周期T；所述分析单元05用于从所述存储单04元中获取所述关键参数和识别周期T，并根据动态效率计算公式计算压裂泵的动态效率η，具体计算公式如下：

上式中，v为压裂泵的轴功率，计算公式为：

w为压裂泵的液压功率，计算公式为：

其中，Q为所述扭矩传感器采集的输入扭矩，N为所述转速传感器采集的输入转速，L为所述排量传感器采集的输出排量，P为所述压力传感器采集的输出压力；

同时，分析单元05根据计算出来的动态效率η，与工作效率标定值A.η进行对比，得到压裂泵的工作状态；具体对比方法如下：

若η<A.η，则压裂泵的工作状态为低负荷运转状态；若η＝A.η，则压裂泵的工作状态为正常负荷运转状态；若η>A.η，则压裂泵的工作状态为超负荷运转状态；其中，工作效率标定值A.η为预设值，本发明实施例中A.η的值为80％。

所述规则设定模块13包括：常规保养规则存储单元06和保养规则设定单元07；所述常规保养规则存储单元06用于存储常规保养规则；所述保养规则设定单元07用于根据所述工作状态，设定新的保养规则，并将新的保养规则存储至所述保养规则存储单元06，以替换所述常规保养规则存储单元06中存储的常规保养规则，作为新的保养规则；

所述常规保养规则为：压裂泵在运行时间t满足条件t≥x1小时后，需要清洁动力端的润滑油吸入过滤器；压裂泵在运行时间t满足条件t≥x2小时后，需要更换动力端的润滑油以及清洁润滑油箱；且在压裂泵在运行时间t满足条件t≥x1小时后，还需要要更换凡尔、凡尔胶皮、凡尔座等易损件；其中，x1和x2均为预设值，且x2>x1；在本发明实施例中，x1取值为100，x2取值为200；

所述新的保养规则的设定方法如下：

若在识别周期T内，压裂泵处于超负荷运转状态，则将保养时间调整为T1*η；其中，T1为原定的保养时间，为预设值(在本发明实施例中T1的值为100)；即在新的保养规则下，压裂泵运行T1*η小时后，需要要彻底清洁动力端的润滑油吸入过滤器；若在识别周期T内，压裂泵处于低负荷运转状态或者正常负荷运转状态，则保持原有的常规保养规则不变。

所述可视化终端14为移动终端(手机、平板或者笔记本等)或者固定终端(台式机)，客户可按照所述可视化终端14中显示出来的保养规则，对压裂泵进行定制化、策略化保养，提升压裂泵的使用寿命。

本发明的有益效果是：本发明所提出的技术方案基于变工况的压裂泵保养规则及装置，可以准确实时计算压裂泵的运转工况，同时将相关数据存储验证，通过压裂泵的真实运转工况调整压裂泵的保养规则，提升其使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统，其特征在于：包括：数据采集模块、数据分析处理模块、规则设定模块和可视化终端；

所述数据采集模块用于采集压裂泵的关键参数，并将采集的关键参数作为所述数据分析处理模块的输入；

所述数据采集模块包括：传感器单元和数据采集板；所述传感器单元包括：用于测量压裂泵输入扭矩的扭矩传感器、用于测量压裂泵输入转速的转速传感器、用于测量压裂泵输出流量的排量传感器、用于测量压裂泵输出端的输出压力的压力传感器；

所述数据采集板用于接入所述传感器单元中各传感器采集的关键参数；所述关键参数包括：扭矩传感器采集的压裂泵的输入扭矩、转速传感器采集的压裂泵的输入转速、排量传感器采集的压裂泵的输出排量及压力传感器采集的压裂泵的输出压力；

所述数据分析处理模块用于对所述关键参数进行处理与分析，得到压裂泵的工作状态，并将压裂泵的工作状态作为所述规则设定模块的输入；

所述规则设定模块用于根据所述工作状态，对保养规则进行设定，得到新的保养规则；

所述可视化终端用于对所述新的保养规则进行显示；

所述数据分析处理模块包括：处理单元、存储单元和分析单元；所述处理单元用于接收所述数据采集板传输的所述关键参数，并设定识别周期T；所述存储单元用于存储所述处理单元接收的所述关键参数和所述识别周期T；所述分析单元用于从所述存储单元中获取所述关键参数和识别周期T，并根据动态效率计算公式计算压裂泵的动态效率η，具体计算公式如下：

上式中，v为压裂泵的轴功率，计算公式为：

w为压裂泵的液压功率，计算公式为：

其中，Q为所述扭矩传感器采集的输入扭矩，N为所述转速传感器采集的输入转速，L为所述排量传感器采集的输出流量，P为所述压力传感器采集的输出压力；同时，分析单元根据计算出来的动态效率η，与工作效率标定值A.η进行对比，得到压裂泵的工作状态。

2.如权利要求1所述的一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统，其特征在于：分析单元根据计算出来的动态效率η，与工作效率标定值A.η进行对比，得到压裂泵的工作状态；具体对比方法如下：

若η<A.η，则压裂泵的工作状态为低负荷运转状态；若η＝A.η，则压裂泵的工作状态为正常负荷运转状态；若η>A.η，则压裂泵的工作状态为超负荷运转状态；其中，工作效率标定值A.η为预设值。

3.如权利要求2所述的一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统，其特征在于：所述规则设定模块包括：常规保养规则存储单元和保养规则设定单元；所述常规保养规则存储单元用于存储常规保养规则；所述保养规则设定单元用于根据所述工作状态，设定新的保养规则，并将新的保养规则存储至所述保养规则存储单元，以替换所述常规保养规则存储单元中存储的常规保养规则，作为新的保养规则。

4.如权利要求3所述的一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统，其特征在于：所述常规保养规则为：压裂泵在运行时间t满足条件t≥x1小时后，需要清洁动力端的润滑油吸入过滤器；压裂泵在运行时间t满足条件t≥x2小时后，需要更换动力端的润滑油以及清洁润滑油箱；且在压裂泵在运行时间t满足条件t≥x1小时后，还需要更换易损件；所述易损件包括：凡尔、凡尔胶皮和凡尔座；其中，x1和x2均为预设值，且x2>x1；

所述新的保养规则的设定方法如下：

若在识别周期T内，压裂泵处于超负荷运转状态，则将保养时间调整为T1*η；其中，T1为原定的保养时间，为预设值；即在新的保养规则下，压裂泵运行T1*η小时后，需要彻底清洁动力端的润滑油吸入过滤器；若在识别周期T内，压裂泵处于低负荷运转状态或者正常负荷运转状态，则保持原有的常规保养规则不变。

5.如权利要求1所述的一种连续变工况的压裂泵保养规则设定系统，其特征在于：所述可视化终端为移动终端或者固定终端，客户可按照所述可视化终端中显示出来的保养规则，对压裂泵进行定制化、策略化保养，提升压裂泵的使用寿命。

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