[发明专利]一种基于相对均方根值的压裂泵泵阀故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于相对均方根值的压裂泵泵阀故障诊断方法，其特征在于：基于现场采集的压裂泵振动信号及泵曲轴处键相信号，构造基准函数与振动信号进行互相关获取相位信息，根据相位信息构造两个权值函数分别对振动信号进行加权处理，得到两组加权后振动信号，并计算两组加权后振动信号的均方根值(RMS)比值，得到相对均方根特征值(RRMS)，最后结合相位信息与压裂泵各泵缸工作顺序定位故障缸。

2.一种基于相对均方根值的压裂泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采集压裂泵的振动信号及键相信号，根据键相块安装的位置及压裂泵各缸工作顺序计算压裂泵各缸开始排液时刻与开始吸入时刻相对键相位置的角度；

步骤2：对振动信号进行滤波预处理，提取振动信号主要成分；

步骤3：对滤波后信号重采样与局部最大值处理：对滤波后信号进行重采样及局部最大值处理，类似于角度域重采样，使振动信号每个周期采样点数相同；

步骤4：构造一组方波信号作为互相关的基准信号，并与步骤3中的振动信号进行互相关；

步骤5：根据步骤4中互相关结果，构造两组权值函数对步骤3中振动信号进行加权，并计算两组加权后信号均方根比值，即RRMS值；

步骤6：根据历史故障数据，设定RRMS值的故障阈值，在后续监测过程中，计算振动信号的RRMS值，判断是否超过阈值，超过阈值则说明该泵阀门发生故障；此时，结合步骤1中各缸开始排液时刻与开始吸入时刻相对键相位置的角度确定发生阀门故障的缸的位置。

3.根据权利要求2所述的一种基于相对均方根值的压裂泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤1包括：

通过在泵阀盖处安装振动加速度传感器获取振动加速度信号作为振动信号x_o，在曲轴处安装键相块和霍尔传感器获取键相信号x_t；

键相块安装的位置应位于曲轴死点处，并使得键相信号被触发时，压裂泵某个缸正好开始排液行程或者开始吸入行程。

4.根据权利要求2所述的一种基于相对均方根值的压裂泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤2通过频谱分析确定振动信号主要频率分布范围，并采用带通滤波进行滤波处理，得到滤波后信号x₁。

5.根据权利要求2所述的一种基于相对均方根值的压裂泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤3中重采样及局部最大值处理方法如下：

根据键相信号x_t将滤波后信号x₁的每一个周期长度均分为N段，N为非零正偶数，取每一小段信号的最大值作为重采样的一个数据点，即单周期内采样点数为N，记信号x₁的周期数为T_n，T_n为正整数，最终得到重采样信号，记作重采样信号x₂，其长度变为L＝T_n×N，重采样频率为f_s＝N。

6.根据权利要求5所述的一种基于相对均方根值的压裂泵泵阀故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤4包括：

构造的互相关基准方波信号，其表达式如下：

式中，x_r(n)为互相关基准方波信号的离散序列，n＝1,2,3,…,L；m＝0,1,2,…,T_n-1，N为单周期内采样点数；

信号x_r与重采样信号x₂进行离散互相关，其表达式如下：

式中，X(τ)为信号x_r与信号x₂的 互相关系数，τ＝0,±1,±2,…,±L；x₂(n)为振动信号离散序列。