CN213392612U - 一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统，包括颜色传感器、计算设备、显示设备，设备故障报警设备，颜色传感器用于采集钻井泵每个液缸内的冷却活塞水出口的冷却水颜色信号，计算设备用于计算出每个液缸冷却活塞水出口的冷却水的颜色变化，判断钻井泵活塞是否发生损坏，显示设备显示出颜色变化的准确位置，设备故障报警设备对出现了活塞故障进行报警。本实用新型提出一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统，不仅能实时监控钻井泵液力端中的活塞运行状态，根据活塞运行状态对活塞进行检修报警，而且提高了监测人员在监测活塞运行过程中的安全性。

Description

一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统

技术领域

本实用新型涉及石油工程设备领域，具体涉及一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统。

背景技术

随着油田的钻井参数越来越高，对钻井泵的工作性能要求越来越高，钻井泵正在朝着大功率、大排量和高泵压的（简称“两大一高”）方向发展，给钻井泵带来了液力端易损件寿命变短的问题，其中活塞便是易损件之一，这无疑增加了更换活塞的频次，更换活塞是钻井泵维修工作中难道很大的一项工作；为了满足钻井泵“两大一高”，钻井泵缸数从三缸变成五缸，每个缸都有一个活塞，液缸数量越多，活塞数量越多，更加大了更换活塞的频次。过去判断活塞是否需要更换，是靠工人与钻井泵的近距离观察来进行，不仅对工人的判断技能要求高，更重要的是工人与高压钻井泵近距离观察，对工人的人身安全风险增大，如果工人对钻井泵运行状态下判断活塞是否损坏的经验不足，便只有将钻井泵停止运转，将全部活塞拆开进行检查，工人为了减少工作量，常常每次拆开检查活塞时便都更换成新的活塞，不仅大大增加了工人的劳动强度和劳动时间，还增加了活塞消耗的数量，增大了钻井的运行成本，因此急需一种钻井泵活塞自动诊断系统。

发明内容

为了能远距离诊断一种钻井泵哪一个缸的活塞已经损坏，本实用新型提供一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统，只需拆开诊断出损坏的活塞便可，没有损坏的活塞无需进行检查，避免工人原来那种为了减少工作量，把拆开检查活塞时，将还可以继续使用的活塞更换成新的活塞。

具体的，一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统，其特征在于，包括颜色传感器、计算设备、显示设备，设备故障报警设备；

所述颜色传感器在每个液缸的冷却活塞水出口各安装一个；

所述计算设备接收每个液缸冷却活塞水出口的冷却水颜色传感器的信号，计算每个液缸冷却活塞水出口的冷却水颜色变化，计算设备能每种钻井泵工况现场确定一个初始值。

所述显示设备为PC显示器或HMI触摸屏，显示出计算设备计算出的每个液缸冷却活塞水出口的冷却水颜色变化的具体位置。

所述设备故障报警设备根据计算设备判断出的异常情况进行声音报警。

本实用新型的效果在于不仅能实时监控钻井泵液缸中的活塞运行状态，根据液缸活塞运行状态对活塞进行检修报警，而且提高了监测人员在监测活塞运行过程中的安全性。

附图说明

图1是钻井泵工作原理图。

图2是一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。

本实用新型的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出的各种变化均属于本实用新型的保护范围之内。

请参阅图1所示，钻井泵由外部动力驱动曲轴旋转，然后通过连杆、十字头将曲轴的旋转运动转化成活塞的往复运动，钻井泵的主要工作机构是往复运动的活塞、自动开闭的吸入泵阀和排出泵阀。处于活塞、泥浆作用面、吸入泵阀、排出泵阀之间的空间称为液缸。活塞的起点和终点称为活塞运动的死点，远离曲轴一侧的死点为前死点，前死点对应曲轴的转角为0°，靠近曲轴一侧的死点为后死点，后死点对应曲轴的转角为180°。一台钻井泵只有一根曲轴，但液缸有若干个，常用的液缸数量是3个和5个，分别称为三缸钻井泵和五缸钻井泵，每个液缸各一个活塞。

钻井泵借助液缸里的容积周期性变化来达到输送泥浆的目的，当曲轴转角为0°，活塞运行到前死点，当曲轴转角为180°，活塞运行到后死点，这个过程中，液缸内压力低于吸入活塞外面的压力，吸入泵阀打开，排出泵阀关闭，泥浆从吸入泵阀进入液缸，当曲轴转动到180°，即活塞移动到后死点时，泥浆将液缸空间占满。这个过程为钻井泵的吸入泥浆过程。

钻井泵的活塞是橡胶件，橡胶件在高温下的各项性能便会迅速降低，活塞的寿命便会大大缩短，因此钻井泵必须对活塞进行冷却。冷却活塞的方式都是在钻井泵下面安装一个冷却水箱，用水泵将冷却水箱的水按照图1的冷却活塞水进入路径泵到液缸内冷却活塞，在钻井泵的吸入泥浆过程中的同时，活塞从前死点往后死点运动时，便将冷却活塞的水从冷却活塞水出口流回冷却水箱。

当曲轴转角从180°运转到360°（也是下一个循环的0°），即活塞从后死点运行到前死点，这个过程中，吸入泵阀关闭，排出泵阀打开，泥浆从排出泵阀排出液缸，这个过程为钻井泵的排出泥浆过程，由于排出泥浆过程中，泥浆压力非常高，如果活塞是完好的，便没有泥浆从活塞的密封面通过，冷却活塞水出口的冷却水颜色便与冷却水箱中的水颜色是相同的颜色，这时颜色传感器收集到的颜色便作为活塞完好的标准，如果活塞已经损坏，活塞的密封面便不能完全密封，液缸内的高压泥浆便会从活塞损坏的摩擦面缝隙处流出与冷却活塞的水混合，混合泥浆的冷却水的颜色变会发生变化，颜色传感器收集的颜色比活塞完好时标准的冷却水颜色不同。

请参阅图2所示，一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统，包括颜色传感器、计算设备、显示设备，设备故障报警设备。

本系统中，颜色传感器在冷却活塞水出口处各安装一个，即3个液缸要安装3个颜色传感器，5个液缸要安装5个颜色传感器，将每个液缸的冷却活塞水出口的冷却水的颜色变化传给计算设备。

本系统中，计算设备接收每个液缸冷却活塞水出口的冷却水颜色传感器的信号，计算每个液缸冷却活塞水出口的冷却水颜色的相对变化，计算设备能每种钻井泵工况现场确定一个颜色正常的初始值，通过颜色变化判断是那个液缸的活塞出现异常；

本系统显示设备为PC显示器或HMI触摸屏，显示出计算设备计算出的每个液缸冷却活塞水出口的冷却水颜色的变化位置。

所述设备故障报警设备根据计算设备判断出的异常情况进行声音报警。

本系统能远距离根据颜色变化诊断钻井泵哪一个液缸的活塞已经损坏，工人只需拆开诊断出损坏的活塞便可，没有损坏的活塞无需进行检查，避免工人原来那种为了减少工作量，把拆开检查活塞时，将还可以继续使用的活塞更换成新的活塞。

本系统不仅能实时监控钻井泵液力端中的活塞运行状态，根据液力端活塞运行状态对活塞进行检修报警，而且提高了监测人员在监测活塞运行过程中的安全性。

上面结合附图对本实用新型的实施做了详细描述，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内还可以做出各种变化，这些变化均属于本实用新型的保护，同样属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统，其特征在于，包括颜色传感器、计算设备、显示设备，设备故障报警设备；

所述颜色传感器用于采集钻井泵每个液缸内的冷却活塞水出口的冷却水颜色信号；

所述计算设备用于计算出每个液缸冷却活塞出水口颜色与设定的初始颜色值的变化关系，判断钻井泵活塞是否发生损坏；

所述显示设备显示出颜色变化的准确位置；

所述设备故障报警设备对钻井泵出现了活塞故障进行报警。

2.如权利要求1所述的一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统，其特征在于，所述颜色传感器每个液缸的冷却活塞水出口处各安装一个。

3.如权利要求1所述的一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统，其特征在于，所述计算设备接收每个液缸冷却活塞水出口的冷却水颜色传感器的信号，计算每个液缸冷却活塞水出口的冷却水颜色变化，计算设备能每种钻井泵工况现场确定一个初始值。

4.如权利要求1所述的一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统，其特征在于，所述显示设备为PC显示器或HMI触摸屏，显示出计算设备计算出的每个液缸冷却活塞水出口的冷却水颜色变化的具体位置。

5.如权利要求1所述的一种根据颜色变化诊断钻井泵活塞故障系统，其特征在于，所述设备故障报警设备根据计算设备判断出的异常情况进行声音报警。

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