[发明专利]压裂用泵头体实际工况下使用寿命检测装置

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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T_i，

T_i=n_i×1/f

根据上述公式即可计算出泵头体总运行时间T。

所述的电子标签是一种超高频（UHF）抗金属电子标签，采用非接触式能源供应，无电池。

所述的电子标签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。

所述的实时在线数据采集器，由数据通信模块、数据采集模块和超高频、射频技术读写模块组成，数据通信模块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）读写模块用于将数据传输给电子标签。

所述的实时在线数据采集器，其内部的数据通信模块上设有一个RS485数据通信接口。

所述的手持式数据读写器为数据采集终端，带有显示屏和操作按键，内置聚合物电池，数据读写器能够对采集到的压力数据进行分区处理，处理结果显示在显示屏上。

本发明的的优点在于：它采用全数字、模块化的系统结构；电子标签作为泵头的身份信息，用户可以使用手持式数据读写器来查看和检索其内部保存的数据。该设备安装简单，方便用户掌握柱塞泵泵头的工作时间，压力参数等，有助于设备的检修、维护；而且为泵头寿命到期后的换新提供了可靠依据，防止过度使用导致设备损坏或引发安全事故，强化安全生产的同时、提高经济效益。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明原理框图；

图2为实时在线数据采集器模块框图；

图3为本发明泵头体检测流程及计算方法。

具体实施方式

下面结合附图1~图3进一步说明本发明的具体实施方式。