压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属石油钻采设备技术领域，特别涉及到压裂泵泵头体使用寿命检测装置和 检测。
【背景技术】
[0002] 压裂泵是用于压裂介质高压泵送的设备，主要应用于油气田储层改造的水力压裂 施工中，常用的压裂泵为柱塞式容积往复泵，主要由动力端、泵头体、吸入阀、排出阀等部件 组成，通过动力机械驱动，动力端带动柱塞在于泵头体内做往复运动，在泵头体内吸入阀 和排出阀的交替作用下，实现压裂介质的高压泵送。目前压裂泵泵头体最高承压等级达 140MPa，在实际压裂施工中，由于地下储层的复杂性以及往复泵自身的压力脉动，泵头体从 使用到报废过程的实际使用工况(承受的压力、压力的时间分布等）无法确定，由于泵头体 长期处于动态的交变载荷作用，超高应力应变变化关系极其复杂，造成泵头体使用寿命差 异大（200h~800h)且很难预测。
[0003] 现有压裂泵头体寿命多采用人工统计的简单方式完成，泵头体的压力信号只能显 示在控制系统操作屏，未能真实纪录、反映泵头体的压力值及各压力区间工作时间，不能给 压裂泵泵头体设计人员及施工人员提供可靠依据，随着大规模、高压力、长时间压裂施工的 开展，如何快速、方便的检测出泵头体在实际工况作用下的使用寿命，为在役泵头体的服役 状况提供参考，降低超高压压裂施工风险，防止出现重大经济损失和人员伤亡，逐步成为压 裂装备研制方面的难题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的，在于提供一种简单、可靠、方便的压裂用泵头体实际工况下使用寿 命检测装置，该检测装置能够实时、准确的检测、记录泵头体承受的压力、时间等，旨在解决 在不同压力工况下，现有泵头体无法准确确定泵头体的使用时间和服役寿命的技术难题。
[0005] 压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置，其特征在于：该检测装置包括电子 标签、实时在线数据采集器、手持式数据读写器；所述的电子标签通过螺栓或铆钉连接的方 式固定在压裂泵的泵头体上，实时在线数据采集器安装在柱塞泵的泵头附近，且与泵头是 分离状态，手持式数据读写器为移动式操作设备，实时在线数据采集器按照某采样频率1/ f用于接收压裂泵装置控制系统中的压力数据帧，处理后将压力数据帧传输至电子标签，电 子标签用于接收并存储压力信号，当手持式数据读写器在任意时刻发出压力数据读取指令 后，电子标签通过电磁波传输压力电磁波信号，手持式数据读取器收到来自电子标签的电 磁波信号后，解调还原，就得到了泵头体的压力数据，手持式数据读取器将读取到的压力数 据值进行数据判断，所述的手持式数据读写器对压力数据进行存储后可完成不同压力区间 采样数的统计，6个压力区间的采样数n乘以采样频率1/f，即可得出各压力区间的运行时 间Ti, Ti=IiiX1/f
【主权项】
1. 压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置，其特征在于：该检测装置包括电子标 签（1)、实时在线数据采集器（2)、手持式数据读写器（3);所述的电子标签（1)通过螺栓或 铆钉连接的方式固定在压裂泵的泵头体上，实时在线数据采集器（2)安装在柱塞泵的泵头 附近，且与泵头是分离状态，手持式数据读写器（3)为移动式操作设备，实时在线数据采集 器（2)用于接收压裂泵装置控制系统中的压力数据帧，处理后将压力数据帧传输至电子标 签（1)，电子标签（1)用于接收并存储压力信号，当手持式数据读写器（3)在任意时刻发出 压力数据读取指令后，电子标签（1)通过电磁波传输压力电磁波信号，手持式数据读取器 (3)收到来自电子标签（1)的电磁波信号后，解调还原，就得到了泵头体的压力数据，手持式 数据读取器（3)将读取到的压力数据值进行数据判断。
2. 根据权利要求1所述的压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置，其特征在于： 所述的电子标签（1)是一种超高频（UHF)抗金属电子标签，采用非接触式能源供应，无电 池。
3. 根据权利要求1所述的压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置，其特征在于： 所述的电子标签（1)采用非接触式数据传输；通过射频技术（RFID)，既可以从标签内部读 取数据，也可以向标签内部写入数据。
4. 根据权利要求1所述的压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置，其特征在于： 所述的实时在线数据采集器（2)，由数据通信模块（5)、数据采集模块（4)和超高频、射频技 术读写模块（6)组成，数据通信模块（5)用于连接在计算机上进行数据读取或写入操作，数 据采集模块（4)用于接收压裂泵装置上的压力数据帧，射频技术（RFID)读写模块（6)用于 将数据传输给电子标签（1)。
5. 根据权利要求1所述的压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置，其特征在于： 所述的实时在线数据采集器（2 )，其内部的数据通信模块（5 )上设有一个RS485数据通信接
6. 根据权利要求1所述的压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置，其特征在于： 根据权利要求1所述的压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置，其特征在于：所述的 手持式数据读写器（3)为数据采集终端，带有显示屏和操作按键，内置聚合物电池，其内划 分为P 1，P2，P3, P4，P5，P6不同的压力区，对应压力值分别为P i彡30MPa、30 MPa < P 2彡50MPa、 50 MPa < P3彡 70MPa、70 MPa < P 4彡 90MPa、90 MPa < P 5彡 llOMPa、P 6彡 IlOMPa,手持 式数据读写器（3)对泵头体压力参数进行判断并进行存储，并将结果显示在显示屏上。
7. 根据权利要求1所述的压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置，其特征在于： 所述的手持式数据读写器（3)对压力数据进行存储后可完成不同压力区间采样数的统计，6 个压力区间的采样数η乘以采样频率Ι/f，即可得出各压力区间的运行时间T i, Ti=Iii X 1/f
根据上述公式即可计算出泵头体总运行时间T。
【专利摘要】压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置，其中电子标签固定在压裂泵的泵头体上，实时在线数据采集器安装在柱塞泵的泵头附近，且与泵头是分离状态，手持式数据读写器为移动式操作设备，实时在线数据采集器将压力数据帧传输至电子标签，电子标签用于接收并存储压力信号，当手持式数据读写器在任意时刻发出压力数据读取指令后，电子标签通过电磁波传输压力电磁波信号，手持式数据读取器收到来自电子标签的电磁波信号后，解调还原，就得到了泵头体的压力数据，手持式数据读取器将读取到的压力数据值进行数据判断。本发明能够实时、准确的检测、记录泵头体承受的压力、时间等，旨在解决在不同压力工况下准确确定泵头体的使用时间和服役寿命。
【IPC分类】F04B51-00
【公开号】CN104728096
【申请号】CN201510164477
【发明人】王云海, 吴汉川, 彭平生, 彭飞, 李莉莉, 刘灼, 范杰, 陈勇, 石权, 张亚会
【申请人】中石化石油工程机械有限公司第四机械厂
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月9日