CN112213038A - 容积泵密封性检测系统、检测方法及压裂系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容积泵密封性检测系统、检测方法及压裂系统。容积泵密封性检测系统包括：摄像装置，用于获取所述容积泵的密封部位的图像信息；报警装置，用于在所述容积泵的密封部位处于异常工况时发出报警信息；和控制装置，该控制装置分别与所述摄像装置和所述报警装置电连接，该控制装置用于根据所述图像信息判断所述容积泵是否处于异常工况，且在所述容积泵的密封部位处于异常工况时控制所述报警装置发出报警信息。该容积泵密封性检测系统能够及时对处于异常工况的密封部位进行报警，以提醒工作人员及时处理异常，避免异常扩大。

Description

容积泵密封性检测系统、检测方法及压裂系统

技术领域

本发明涉及容积泵检测技术领域，尤其涉及一种容积泵密封性检测系统、检测方法及压裂系统。

背景技术

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的。压裂泵是实现这一目的的核心设备，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，这使得压裂泵的密封件容易磨损，密封件磨损的早期检测尤为重要，直接影响压裂泵能否完成既定的压裂作业任务，特别地，压裂作业过程中，压裂作业压力高，操作人员只能不间断地通过视频远程监视压裂泵密封件是否磨损，人员的疲劳及对磨损程度的认定不统一，都极大地影响早期检测的及时性和准确度，这种不利影响在压裂作业中普遍存在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种容积泵密封性检测系统、检测方法及压裂系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：根据本发明的第一方面，提供一种容积泵密封性检测系统，包括：

摄像装置，用于获取所述容积泵的密封部位的图像信息；

报警装置，用于在所述容积泵的密封部位处于异常工况时发出报警信息；和

控制装置，该控制装置分别与所述摄像装置和所述报警装置电连接，该控制装置用于根据所述图像信息判断所述容积泵是否处于异常工况，且在所述容积泵的密封部位处于异常工况时控制所述报警装置发出报警信息。

可选地，所述摄像装置用于设在所述容积泵的侧向前下方或正向前下方。

可选地，所述容积泵包括多个间隔分布的柱塞部，所述摄像装置可移动地设置于所述多个柱塞部的正向前下方。

可选地，所述容积泵密封性检测系统还包括直线驱动装置，该直线驱动装置包括导轨、滑块和动力源，所述滑块可滑动地设置在所述导轨上，所述动力源用于驱动该滑块在所述导轨上移动，所述摄像装置安装在所述滑块上。

可选地，所述摄像装置包括摄像头。

可选地，所述报警装置包括声光报警器或者震动报警器。

可选地，所述容积泵密封性检测系统还包括PC上位机，所述PC上位机与所述控制装置电连接，所述PC上位机用于将接收到的所述图像信息磨损级别量化，且将所述磨损级别与第一预设值进行对比，以计算所述密封部位的生命周期。

根据本发明的第二方面，提供一种压裂系统，所述容积泵为压裂泵，所述压裂系统包括上述的容积泵密封性检测系统。

根据本发明的第三方面，提供一种容积泵密封性检测方法，所述检测方法包括：

获取所述容积泵的密封部位的图像信息；

根据所述图像信息判断所述容积泵的密封部位是否处于异常工况；

当所述容积泵的密封部位处于异常工况时，发出报警信息。

可选地，所述根据所述图像信息判断所述容积泵的密封部位是否处于异常工况的步骤包括：

在所述图像信息中标记所述密封部位的位置；

获取所述密封部位的液珠个数、液珠体积、液珠滴落频率中的至少一个信息；

根据所述液珠个数、所述液珠体积、所述液珠滴落频率中的至少一个信息与第二预设值进行对比；

当所述液珠个数大于所述第二预设值、或所述液珠体积大于所述第二预设值、或者所述液珠滴落频率大于所述第二预设值，所述容积泵的密封部位处于异常工况。

本发明至少具有以下有益效果：本发明实施例所提供的容积泵密封性检测系统能够根据摄像装置实时获取容积泵的密封部位的图像信息，再由控制装置通过图像信息判断容积泵的密封部位是否处于异常工况，并在异常工况时发出报警提醒工作人员，从而可以自动地识别密封部位的密封性，无需由工作人员现场定期查看，同时能够在早期及时发生异常，避免密封部位的异常扩大。

附图说明

图1是本发明一示例性实施例提供的容积泵密封性检测系统与容积泵的结构示意图；

图2是本发明另一示例性实施例提供的容积泵密封性检测系统与容积泵的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的容积泵密封性检测系统的框图；

图4是本发明示例性实施例提供的容积泵密封性检测方法的流程图。

图标：100-容积泵；110-密封部位；120-导轨；130-滑块；140-摄像装置；150-控制装置；160-报警装置；170-PC上位机。

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，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

参照图3，根据本发明的第一方面，提供一种容积泵密封性检测系统，该容积泵密封性检测系统包括摄像装置140、报警装置160和控制装置150，其中，控制装置150分别与摄像装置140和报警装置160电连接。

其中，摄像装置140用于获取容积泵100的密封部位110的图像信息，报警装置160用于在容积泵100的密封部位110处于异常工况时发出报警信息，异常工况是指磨损级别超过阈值，使得密封圈密封性能减弱，造成漏液，控制装置150用于根据图像信息判断容积泵100是否处于异常工况，且在容积泵100的密封部位110处于异常工况控制报警装置160发出报警信息。

控制装置150可以为PLC或者单片机。

需要说明的是，在本实施例中，容积泵100可以包括柱塞泵或者活塞泵，而密封部位110可以指代柱塞与泵体连接、或者活塞与泵体连接的部位，另外，密封部位110也可以指代套设在柱塞或者活塞上的密封圈。

基于此，本发明实施例所提供的容积泵密封性检测系统能够根据摄像装置140实时获取容积泵100的密封部位110的图像信息，再由控制装置150通过图像信息判断容积泵100的密封部位110是否处于异常工况，并在异常工况时发出报警提醒工作人员，从而可以自动地识别密封部位110的密封性，无需由工作人员现场定期查看，同时能够在早期及时发生异常，避免密封部位110的异常扩大。

其中，摄像装置140可以以任意合适的位置布置。

参照图1和图2，作为一种选择，为避免摄像装置140所获取到的图像信息无法匹配到相应的柱塞部，即，无法确定滴落的液珠属于哪个柱塞部，摄像装置140用于设在容积泵100的侧向前下方或正向前下方，其中，图1中摄像装置140即位于容积泵100的正向前下方，而图2中摄像装置即位于容积泵100的侧向前下方，通常情况下，每个容积泵100包括五个柱塞部，摄像装置140设在第一柱塞部远离第二柱塞部的一侧的正向前下方，也即，摄像装置140可以设置在第一个柱塞部远离第五个柱塞部的一侧的正向前下方，或摄像装置140设在第二柱塞部远离第一柱塞部的一侧的前下方，同理，摄像装置140可以设置在第五个柱塞部远离第一个柱塞部的一侧的前下方，这种情况下，可以通过一个摄像装置140对一个容积泵100的五个柱塞部同时抓取图像，从而起到降低制造成本以及降低容积泵密封性检测系统占用空间的作用。

作为另一种选择，容积泵100包括多个间隔分布的柱塞部，为了使得摄像装置140能够近距离地对密封部位110进行检测，以提高图像信息的质量，确保检测的准确性，摄像装置140可移动地设置于多个柱塞部的正向前下方，即，摄像装置140可以在多个柱塞部的正向前下方来回移动，当摄像装置140移动时，例如，从第一个柱塞部的正向前下方逐渐向第五个柱塞部的正向前下方移动时，摄像装置140能够与每一个柱塞部接近，从而缩短获取图像信息的距离，同时，也扩大了拍摄图像的范围，有利于提高检测的准确性。

参照图1，可选地，容积泵密封性检测系统包括直线驱动装置，直线驱动装置包括导轨120、滑块130和动力源，导轨120沿垂直于柱塞的方向安装，例如，导轨120可以安装在地面上，滑块130与导轨120滑动配合，即，滑块130可以在导轨120上来回滑动，动力源用于驱动滑块130在导轨120上移动，摄像装置140安装在滑块130上，由此，在动力源的作用下，摄像装置140可以跟随滑块130在导轨120上来回移动，从而可以更加准确地获取多个柱塞部的图像信息。其中，这里的动力源可以采用伺服电机。当然，直线驱动装置不限于此，还可以采用齿轮齿条机构或者丝杠螺母机构等其他形式的传动机构。

本实施例中，摄像装置140可以为摄像头，通过摄像头可以获取到容积泵100的密封部位110的图像信息。

本实施例中，报警装置160包括声光报警器或者震动报警器，例如，报警装置160可以为三色灯或者蜂鸣器。采用报警装置160能够及时提醒工作人员，以便及时对异常工况进行处理。

参照图3，本实施例中，容积泵密封性检测系统还包括PC上位机170，PC上位机170与控制装置150电连接，PC上位机170用于将接收到的图像信息磨损级别量化，密封部位110的磨损级别可以根据历史经验而得，具体地，可以根据密封部位110滴落的液珠个数、液珠体积或者液珠滴落频率而定，例如，当密封部位110在单位时间内滴落的液珠个数比正常工况下的液珠个数时，则为异常工况，由此，对单位时间内正常工况和异常工况的液珠个数进行比较，就可以确定密封部位110的磨损级别，即，可以确认密封部位110的磨损程度如何，将磨损级别与第一预设值进行对比，以计算密封部位110的生命周期，这里的第一预设值也可以是根据历史经验而得，比如，可以预先计算一个密封圈从出现异常到失效（需要立即更换）的周期时间，这样就可以利用大数据分析得出密封圈的生命周期，从而预测出现异常的密封圈的剩余使用寿命，以便提前准备备件，由此可以极大提高对设备运维的效率。

进一步地，容积泵密封性检测系统还可以包括显示设备（例如，可以是与PC上位机170电连接的显示屏），显示设备可以用于显示报警信息。

根据本发明的第二方面，提供一种压裂系统，上述的容积泵100可以为压裂泵，压裂泵为压裂系统中的其中一个设备，该压裂系统包括上述的容积泵密封性检测系统。

根据本发明的第三方面，提供一种容积泵密封性检测方法，该检测方法包括：

参照图4，在步骤S100中，获取所述容积泵的密封部位的图像信息。

在步骤S110中，根据所述图像信息判断所述容积泵的密封部位是否处于异常工况；

在步骤S120中，当所述容积泵的密封部位处于异常工况时，发出报警信息。

进一步地，在步骤S110中，即，根据所述图像信息判断所述容积泵的密封部位是否处于异常工况的步骤包括：

步骤S111，在所述图像信息中标记所述密封部位的位置。

步骤S112，获取所述密封部位的液珠个数、液珠体积、液珠滴落频率中的至少一个信息。

一般而言，密封部位即为柱塞与容积泵100滑动连接的部位，且一个容积泵100通常包括多个柱塞部，例如，可以是三个或者五个，每个柱塞部的液珠在单位时间内的滴落个数大致相同，当其中一个柱塞部出现异常时，即该柱塞部的密封部位的密封性能出现异常时，通过该密封部位溢出的液珠个数将超出正常工况下的液珠个数，由此，通过比较液珠个数，可以确定对应的柱塞部的密封部位是否有异常。同理，还可以通过液珠体积和液珠滴落频率进行比较，当柱塞部的密封部位出现异常时，压裂液从容积泵100内的溢出速度加剧，压裂液溢出后所形成的液珠的体积也将变大，液珠滴落频率也将加快（同一位置，先后凝聚的两个液珠滴落的间隔时间变短），由此，也可以通过液珠体积和液珠滴落频率来确定密封部位是否有异常。可以理解，当采用液珠个数、液珠体积和液珠滴落频率中的至少两个信息来判断密封部位是否有异常，其结果更加准确。

步骤S113，根据所述液珠个数、所述液珠体积、所述液珠滴落频率中的至少一个信息与第二预设值进行对比，当所述液珠个数大于所述第二预设值、或所述液珠体积大于所述第二预设值、或者所述液珠滴落频率大于所述第二预设值时，所述容积泵100的密封部位110处于异常工况。反之，当所述液珠个数小于或等于所述第二预设值、或所述液珠体积小于或等于所述第二预设值、或者所述液珠滴落频率小于或等于所述第二预设值时，容积泵100的密封部位110处于正常工况。

这里的第二预设值可以根据历史经验而来，例如，可以预先采集正常工况下单位时间内滴落的液珠个数、液珠体积和液珠滴落频率。

在一些实施例中，根据液珠个数、液珠体积或者液珠滴落频率来确定密封部位110是否有异常，还可以利用同一容积泵100的多个密封部位110的液珠个数、液珠体积或者液珠滴落频率进行横向比较，也就是多个密封部位110各自的液珠个数、液珠体积或者液珠滴落频率进行相互比较，当其中一个密封部位110的液珠个数、液珠体积或者液珠滴落频率明显大于其他密封部位110时，则可判断该密封部位110出现异常。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种容积泵密封性检测系统，其特征在于，包括：

摄像装置，用于获取所述容积泵的密封部位的图像信息；

报警装置，用于在所述容积泵的密封部位处于异常工况时发出报警信息；和

控制装置，该控制装置分别与所述摄像装置和所述报警装置电连接，该控制装置用于根据所述图像信息判断所述容积泵是否处于异常工况，且在所述容积泵的密封部位处于异常工况时控制所述报警装置发出报警信息。

2.根据权利要求1所述的容积泵密封性检测系统，其特征在于，所述摄像装置用于设在所述容积泵的侧向前下方或正向前下方。

3.根据权利要求1所述的容积泵密封性检测系统，其特征在于，所述容积泵包括多个间隔分布的柱塞部，所述摄像装置可移动地设置于所述多个柱塞部的正向前下方。

4.根据权利要求3所述的容积泵密封性检测系统，其特征在于，所述容积泵密封性检测系统还包括直线驱动装置，该直线驱动装置包括导轨、滑块和动力源，所述滑块可滑动地设置在所述导轨上，所述动力源用于驱动该滑块在所述导轨上移动，所述摄像装置安装在所述滑块上。

5.根据权利要求1所述的容积泵密封性检测系统，其特征在于，所述摄像装置包括摄像头。

6.根据权利要求1所述的容积泵密封性检测系统，其特征在于，所述报警装置包括声光报警器或者震动报警器。

7.根据权利要求1所述的容积泵密封性检测系统，其特征在于，所述容积泵密封性检测系统还包括PC上位机，所述PC上位机与所述控制装置电连接，所述PC上位机用于将接收到的所述图像信息磨损级别量化，且将所述磨损级别与第一预设值进行对比，以计算所述密封部位的生命周期。

8.一种压裂系统，其特征在于，所述容积泵为压裂泵，所述压裂系统包括权利要求1-7中任意一项所述的容积泵密封性检测系统。

9.一种容积泵密封性检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

获取所述容积泵的密封部位的图像信息；

根据所述图像信息判断所述容积泵的密封部位是否处于异常工况；

当所述容积泵的密封部位处于异常工况时，发出报警信息。

10.根据权利要求9所述容积泵密封性检测方法，其特征在于，所述根据所述图像信息判断所述容积泵的密封部位是否处于异常工况的步骤包括：

在所述图像信息中标记所述密封部位的位置；

获取所述密封部位的液珠个数、液珠体积、液珠滴落频率的至少一个信息；

根据所述液珠个数、所述液珠体积、所述液珠滴落频率中的至少一个信息与第二预设值进行对比，当所述液珠个数大于所述第二预设值、或所述液珠体积大于所述第二预设值、或者所述液珠滴落频率大于所述第二预设值，所述容积泵的密封部位处于异常工况。

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