具有油路检测报警功能的压裂柱塞泵的制作方法

1.本发明涉及油气开采设备技术领域，尤其涉及一种具有油路检测报警功能的压裂柱塞泵。


背景技术：

2.柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，在石油和天然气的开采方面不可或缺，在开采作业中需要利用柱塞泵对页岩层进行破裂后进行气体采集，而开采作业对于设备的使用强度较大，在高强度和高频率的作业中时柱塞泵的损耗也会逐步提升，现有的柱塞泵在作业中大多都是在使用完毕或者定时对设备进行检修和更换，不能在设备使用过程中进行检测，故而当设备在持续运转过程中无法进行检修，会导致柱塞泵过度使用后零部件发生过度磨损，无法及时进行校正或者检修会直接导致设备因过度使用而报废，极大地增加了生产设备的成本投入。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够在作业中监测压裂柱塞泵内部的作业环境并根据监测数据进行调整或者发出警报的压裂柱塞泵。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：该种具有油路检测报警功能的压裂柱塞泵，包括泵体，所述泵体包括驱动部和柱塞部，所述驱动部包括壳体，所述壳体内设置有传动轴和密封润滑液，所述柱塞部包括与驱动部相接的柱塞腔，所述柱塞腔内设置有柱塞杆，所述驱动部设置有驱动部检测系统，所述柱塞部设置有柱塞部检测系统，所述驱动部检测系统包括密封检测模块、温度检测模块、检修孔和样品比对装置。
5.进一步地，所述密封检测模块包括位于壳体内的液位计和密封气体加注组件，所述壳体的上部设置有加注管道，所述密封气体加注组件包括位于壳体外侧的储气瓶，所述壳体的一侧设置有与储气瓶连通的进气口，所述壳体的另一侧设置有排气口。
6.进一步地，所述温度检测模块包括温度传感器一和位于壳体外侧壁上的散热瓷片。
7.进一步地，所述柱塞部检测系统包括用于连接驱动部和柱塞部的循环装置，所述循环装置包括位于柱塞杆腔侧壁上的进油口和出油口，所述柱塞杆上设置有与柱塞腔内侧壁贴合的活塞。
8.进一步地，所述进油口和出油口均通过输送管道与驱动部连通，且两根输送管道上均设置有流量计和温度传感器二。
9.进一步地，所述输送管道与壳体连接的一端设置有密封塞，所述密封塞上设置有注油接头，所述注油接头自壳体外部向内延伸直径逐渐减小。
10.进一步地，所述样品比对装置包括与壳体连通的排出管道，所述排出管道的下方设置有收集装置，所述收集装置的一侧设置有比色卡。
11.进一步地，所述收集装置包括容纳部和引流部，所述容纳部为圆柱状，所述引流部为锥台状且自容纳部向上延伸直径逐渐减小，所述容纳部与引流部连接处设置有排气管。
12.进一步地，所述容纳部的下方设置有重力传感器，所述容纳部的外侧壁上设置有刻度标尺。
13.进一步地，所述排出管道的下部设置有导流管，所述导流管的下部为斜切状。
14.本发明的有益效果在于：1、通过驱动部检测系统和柱塞部检测系统对运行中的柱塞泵进行工作状态进行监控，在检测系统上连接单片机和信号传输器，对监控数据进行存储的同时可以将数据传输至终端，减少人员现场采集数据的频率，在提升工作效率的同时减少人力成本的投入，同时在工作中可以更加详细的了解工作中柱塞泵的各项数据变化，在保持柱塞泵的运行效率最高的同时延长使用寿命。
15.2、通过循环装置将驱动部与柱塞部的润滑系统进行连接共用润滑剂，不用单独安装柱塞部的润滑装置，简化装置结构，同时通过循环装置来检测密封套筒的密封性，同时在润滑液进行循环时对壳体内的润滑液进行涌动，避免发生固化沉淀，使得润滑液的使用更加充分，避免造成浪费。
附图说明
16.图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明中的剖面结构示意图；图3为本发明中收集装置的结构示意图；图4为本发明中检测系统的运行结构图。
17.其中：1-驱动部；2-柱塞部；3-壳体；4-传动轴；5-柱塞腔；6-柱塞杆；7-检修孔；8-液位计；9-储气瓶；10-进气口；11-排气口；12-温度传感器一；13-散热瓷片；14-进油口；15-出油口；16-活塞；17-输送管道；18-流量计；19-温度传感器二；20-密封塞；21-注油接头；22-排出管道；23-比色卡；24-容纳部；25-引流部；26-重力传感器；27-刻度标尺；28-导流管。
具体实施方式
18.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
19.下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1如图1-4所示，一种具有油路检测报警功能的压裂柱塞泵，包括泵体，泵体包括驱动部1和柱塞部2，驱动部1包括壳体3，壳体3内设置有传动轴4和密封润滑液，柱塞部2包括
与驱动部1相接的柱塞腔5，柱塞腔5内设置有柱塞杆6，驱动部1设置有驱动部检测系统，柱塞部2设置有柱塞部检测系统，驱动部检测系统包括密封检测模块和温度检测模块，手动检测装置包括位于驱动部1的检修孔7和样品比对装置，通过驱动部检测系统和柱塞部检测系统对运行中的柱塞泵进行工作状态的监控，在两个检测系统上连接单片机和信号传输器，对监控数据进行存储的同时可以将数据传输至终端，减少人员现场采集数据的频率，在提升工作效率的同时减少人力成本的投入，同时可以更加详细的了解柱塞泵在工作中的各项数据变化进而调整或者发出警示，进而保持柱塞泵的运行效率最高，同时延长使用寿命。
21.密封检测模块包括位于壳体3内的液位计8和密封气体加注组件，壳体3的上部设置有加注管道，密封气体加注组件包括位于壳体3外侧的储气瓶9，储气瓶9内填充有二氧化碳，通过定时的填充二氧化碳将壳体3内的氧气排出，起到防氧化作用，避免润滑油在使用过程中氧化，导致设备磨损，壳体3的一侧设置有与储气瓶9连通的进气口10，壳体3的另一侧设置有排气口11，排气口11处设置有过滤装置，过滤装置包括与排气口11连通的排气管，排气管中部安装有过滤桶，过滤桶内填充有活性炭颗粒填充起到过滤废气的作用，排气口11上安装有单向阀防止气体回流，保证壳体3密封性，在二氧化碳的填充和输出过程中会带走热量，起到降温效果。
22.温度检测模块包括温度传感器一12和位于壳体3外侧壁上的散热瓷片13，散热瓷片13可以起到散热作用，温度传感器一12能够起到温度监测的作用，反应工作状态下的温度，起到预警作用。
23.柱塞部检测系统包括用于连接驱动部1和柱塞部2的循环装置，循环装置包括位于柱塞杆6腔侧壁上的进油口14和出油口15，柱塞杆6上设置有与柱塞腔5内侧壁贴合的活塞16，通过进油口14和出油口15进行润滑油的注入和排出，对柱塞杆6进行润滑，进油口14和出油口15均通过输送管道17与驱动部1连通，且两根输送管道17上均设置有流量计18和温度传感器二19，通过流量计18来测量进油口14和出油口15的流量差，进而确保柱塞腔5的密封性，通过温度传感器进行温度检测，温度过高时发出预警进行检修。
24.输送管道17与壳体3连接的一端设置有密封塞20，密封塞20上设置有注油接头21，注油接头21为锥台状且自壳体3处向内延伸直径逐渐减小，注油接头21直径逐渐减小以增加润滑油进入壳体3内时的冲击力，以此对壳体3内的润滑油进行扰动。
25.样品比对装置包括与壳体3连通的排出管道22，排出管道22的下方设置有收集装置，收集装置的一侧设置有比色卡23，收集装置包括容纳部24和引流部25，容纳部24为圆柱状，引流部25为锥台状且自容纳部24向上延伸直径逐渐减小，容纳部24与引流部25连接处设置有排气管，在收集装置的外部套设不透光的防护罩，在防护罩上开设观察孔，在防护罩的内侧壁上安装照射向引流部25的光源，当液体流经引流部25时打开光源进行观测液体中是否残留杂质或者气泡。
26.容纳部24的下方设置有重力传感器26，容纳部24的外侧壁上设置有刻度标尺27，通过重力传感器26与刻度标尺进行配合使用，采集一定重量的液体通过刻度标尺27进行体积比对进而计算液体的密度变化，通过对密封润滑液的样品采集以及密度测算来判定密封润滑液的粘稠度。
27.排出管道22的下部设置有导流管28，导流管28的下部为斜切状，斜切的出口方便液体在流经引流部25时在引流部25的侧壁平铺便于人力观察，通过观察引流部侧壁上密封
润滑液的颜色和重量检测相结合来判定密封润滑油的粘稠度。
28.工作原理：在压裂柱塞泵工作时，通过传动轴4带动柱塞杆6进行往复运动进行增压作业，在作业中通过循环装置将壳体3与柱塞腔内的密封润滑油进行循环，起到散热作用，在柱塞杆6的上套设有在柱塞腔内进行往复运动的活塞，活塞朝向远离进油口14的一端行进时，壳体3内的密封润滑液通过进油口4进入柱塞腔内，将柱塞腔内的密封润滑液通过出油口15排出，通过柱塞杆15的往复运动将壳体3内的密封润滑油和柱塞腔5内的密封润滑油进行循环交换，在此过程中密封润滑油经过输送管道进行交换，同时在输送过程中进行辅助散热，将热量通过输送管道散发至壳体外，位于进油口和出油口处的输送管道上分别安装有与单片机连接的流量计和温度传感器二，在循环过程中进行流量和温度的数据监测，当两个流量计的基数差值大于1%时单片机启动报警程序进行人工检修是否出现管道泄漏，通过循环装置实现壳体与柱塞腔内的密封润滑剂的交换和循环，使得两端的密封润滑剂的损耗以及使用程度同步，避免柱塞腔内的密封润滑剂消耗过快，同时在循环过程中起到辅助散热的作用以保证柱塞泵的工作状态稳定。
29.在壳体3内设有密封检测模块对壳体内的密封性进行监测，通过液位计对壳体内密封润滑液的高度进行监测，当密封润滑剂随着工作时间的增加发生损耗或浓度变高时密封润滑液的液面高度会降低，当液位低于正常工作高度时向单片机输送信号然后通过加注管道进行密封润滑剂的补充，当密封润滑剂的液位高度持续降低时，则启动报警器进行人工检查，在密封润滑剂的液面上方填充二氧化碳，将壳体内的多余气体进行排空，随着循环装置的循环作业后，壳体内会因虚幻作业混入空气，导致密封润滑剂过度消耗或与空气进行氧化反应，此时通过外接的储气瓶向壳体内进行加注二氧化碳进行排空，将多余的空气排出后避免壳体内的密封润滑油过度损耗或者发生氧化反应，二氧化碳的注入通过单片机控制进行定时注入，壳体内还设置有温度传感器一，当温度传感器一检测到壳体内的温度升高至工作温度以上时，向单片机发送信号进而向壳体内进行持续的二氧化碳输入，多余气体自排气口排出，以带走壳体内的温度起到降温作用，与循环装置配合保证壳体内的温度为为最佳工作温度，以此来提升柱塞泵的工作效率，同时避免柱塞泵在作业是由于温度过高而造成过度磨损。
30.在壳体的外部安装有样品比对装置进行人工抽样检测，样品比对装置包括与壳体连通的排出管道22，通过排出管道对壳体内的密封润滑剂进行定量采样后将样品存放至收集装置内，收集装置选用一具有细长连通颈的玻璃瓶，下部为圆柱状的容纳部，上部为锥台状的引流部，排出管道的下端与引流部的侧壁贴合，当样品流出时可附着在引流部的内侧壁上，此时通过光源照射进行观察，通过颜色以及是否存在颗粒状杂质进行判断密封润滑液的使用情况，从而判定是否需要更换密封润滑液，在采集样品后通过位于容纳部下方的重力传感器进行承重，依次来精确计算密封润滑液的密度，以此判断壳体内密封润滑液的粘稠度以判断是否需要更换，通过样品比对装置进行数据采集后将数据上传至单片处进行存储，通过多次数据比对后方便确定密封润滑剂的损耗周期后制定标准的采样周期进行定时采样检测，以确保壳体内的密封润滑剂能够正常使用。
31.通过循环装置将壳体和柱塞腔内的密封润滑油进行循环，在循环过程中通过流量计来检测壳体和柱塞腔的密封性，同时进行外部循环的同时还能进行辅助散热，避免壳体或者柱塞腔内的温度过高影响正常作业，在壳体内设置密封检测模块对壳体内进行单独的
密封监测，避免壳体内的密封润滑液发生泄漏，同时可以通过加注口根据密封润滑液的损耗来进行补充，以减少柱塞泵在作业中的损耗，密封检测模块在检测壳体密封性的同时还能通过密封气体加注组件在作业中对壳体进行排空，避免空气混入后与密封润滑油发生氧化反应，通过循环装置和密封检测模块的配合对柱塞泵的柱塞部和驱动部进行温度以及气密性检测，同时还能在作业中进行密封润滑液的补充，以此保证柱塞泵的作业状态最佳，同时根据检测信号的数据采集后与设定值进行比对，当超过比对范围值后发出警报进行人工检修，除此之外还能通过样品比对装置进行人工数据采集和处理已做确认，与循环装置以及密封检测模块配合，能够及时有效的对柱塞泵的工作状态进行反馈，提升柱塞泵的工作效率，同时避免设备在高温环境下作业造成过度磨损。
32.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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。