本發(fā)明涉及一種往復泵十字頭對中狀態(tài)監(jiān)測方法，屬于機械設備狀態(tài)監(jiān)測領域，用于石油、化工等行業(yè)的往復泵十字頭對中狀態(tài)檢測或實時監(jiān)測。

背景技術：

往復泵是一種利用活塞或柱塞在液力缸腔室內的往復運動，對流體進行壓縮做功，達到提高流體壓力進而實現流體輸送的目的。因其具有高效率、高壓力、高流量的特征，在石油勘探開發(fā)、石油化工等領域有廣泛的應用，例如鉆井泵、壓裂泵等，屬于重要的機械裝備。在生產過程中，往復泵往往具有高負荷（鉆井泵的壓力通常需達到20-40mpa，壓裂泵的壓力通常需達到70-100mpa）、環(huán)境惡劣等工況特點，且需要連續(xù)不間斷作業(yè)，因而對其關鍵部件的可靠性要求極高。

在往復泵的各機構中，十字頭是連接曲柄和介桿的關鍵部件，往復泵則是利用十字頭在上下導板之間的往復運動，將曲柄的作用力水平且平穩(wěn)的傳遞給介桿，利用介桿驅動活塞或柱塞往復做功。在運轉過程中，十字頭與上下導板間會發(fā)生摩擦磨損，十字頭與導板間的間隙將逐漸增大，即發(fā)生十字頭“不對中”現象。按照設備操作規(guī)范，當磨損量達到一定值后，則發(fā)生“不對中”故障，必須停機進行維修。十字頭發(fā)生不對中故障后，不僅會產生非正常振動，同時會使連桿、活塞等機構受力不均，從而導致曲軸和連桿的軸承加速磨損，以及活塞缸套偏磨失效。因而，在設備日常維保過程中，十字頭檢查是一項重要的例行工作，每日都需進行巡檢。

鑒于此，工程界一直在研究如何有效、及時、方便的掌握十字頭對中狀態(tài)的方法。通過現有技術的檢索發(fā)現，《振動診斷技術在鉆井泵故障診斷中的應用》（機械工程師2015年第11期），該文獻對基于振動測試原理的鉆井泵故障診斷技術進行了闡述，還有一些類似的文獻也是基于振動測試方法進行往復式泵的故障診斷，文章表示能夠對十字頭進行故障診斷。但是，往復泵的結構較為復雜，振動傳感器很難與十字頭這類的泵體內部組件直接接觸，采集到的振動信號背景噪聲和干擾信號非常多，加上振動信號的預處理、分析、識別難度極高，對人員的技術要求很高，導致這類故障診斷技術在工程現場并未得到推廣應用。因此，這項檢測或監(jiān)測工作目前仍然依靠機修人員用耳聽方式，根據振動或噪聲特征進行判斷，或定期停機拆卸側蓋，用塞尺測量十字頭和導板間隙進行判斷。這些方式不僅勞動強度大，對人員經驗要求高，影響工期，且在高壓泵組旁邊開展巡檢工作還存在極大的安全風險。因此亟需一種監(jiān)測方法對十字頭對中狀態(tài)進行監(jiān)測，實時掌握十字頭導板間的磨損情況。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于克服現有技術存在的上述問題，提供一種往復泵十字頭對中狀態(tài)監(jiān)測方法。本發(fā)明通過直接測量往復泵介桿的位移參量及趨勢，反映出十字頭與導板間的磨損情況，從而直觀、高效、準確的實現了對十字頭對中狀態(tài)的在線實時監(jiān)測。

為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種往復泵十字頭對中狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟：

a、測試往復泵介桿初始位移值，將初始位移值作為數據分析的參考中線；

b、當泵運轉后，測試往復泵介桿的實時位移值；

c、對比實時位移值與初始位移值是否出現相對位移變化量；

d、根據相對位移變化量，判斷對中狀態(tài)。

所述方法中，通過激光位移傳感器采集往復泵介桿的位移值并轉換成電信號，并輸出至數據采集卡，數據采集卡輸出數字信號到數據分析終端，由數據分析終端進行顯示和分析。

所述激光位移傳感器的激光束與往復泵介桿截面的鉛垂中線重合。

所述激光位移傳感器設置于往復泵的機殼上，激光位移傳感器與數據采集卡有線或無線配合，數據采集卡和數據分析終端通過信號線聯通。

所述激光位移傳感器與數據采集卡無線配合時，在激光位移傳感器上設置有電源和與電源連接的無線信號發(fā)生器，在數據采集卡上設置無線信號接收器。

所述激光位移傳感器上設置有保護殼或防護涂層。

所述數據分析終端具有信號處理、數據記錄、數據顯示及分析功能。

所述實時位移值在數據分析終端上以位移-時間曲線形式進行顯示，通過位移-時間曲線反應十字頭與導板間的磨損狀態(tài)，即監(jiān)測出十字頭對中狀態(tài)。

所述數據分析終端上設定有判斷閾值，當實時位移值大于判斷閾值時，進行自動預警和故障判斷。

采用本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、本發(fā)明可以用于各類往復泵十字頭對中狀態(tài)的實時監(jiān)測，并可進行數據記錄、存儲和分析。通過測試數據的分析觀察，獲取介桿的相對初始位移值的變化量和發(fā)展趨勢，而介桿與十字頭是固定連接，在制造和維修過程中，通常是利用介桿相對機殼的位置進行十字頭對中調試，因此介桿的位移值可以直接反映出十字頭與導板間的磨損間隙參數，即可實時反應出十字頭的對中狀態(tài)。

2、本發(fā)明只需要對狀態(tài)良好的十字頭進行初始值測定，此后既可以根據測量值和劣化趨勢，判斷對中狀態(tài)是否良好，也可靠數據積累和總結，制定出狀態(tài)的判斷閾值，從而實現自動預警和故障判斷。

3、對比人工依靠經驗或拆檢，本監(jiān)測方法不僅具有實時性和高效性，且極大的降低了人員的勞動強度，有效的規(guī)避了高壓泵區(qū)巡檢的安全風險，為往復泵的可靠性提供了有力的監(jiān)控技術保障。同時，可以根據需要，設置信號處理、分析、自動診斷等功能，并配套聲光電報警、預警信息遠程推送等功能模塊，擴大適用范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明采用有線時的結構原理示意圖；

圖2為本發(fā)明采用無線時的結構原理示意圖；

圖3為激光位移傳感器安裝方式示意圖；

圖中標記為：1、激光位移傳感器，2、數據采集卡，3、數據分析終端，4、十字頭，5、往復泵介桿，6、機殼，7、導板，8、信號線，9、無線信號接收器，10、無線信號發(fā)生器，11、天線，12、激光束。

具體實施方式

實施例1

一種往復泵十字頭對中狀態(tài)監(jiān)測方法，包括如下步驟：

a、測試往復泵介桿初始位移值，將初始位移值作為數據分析的參考中線；

b、當泵運轉后，測試往復泵介桿的實時位移值；

c、對比實時位移值與初始位移值是否出現相對位移變化量；

d、根據相對位移變化量，判斷對中狀態(tài)。

所述方法中，通過激光位移傳感器1采集往復泵介桿5的位移值并轉換成電信號，并輸出至數據采集卡2，數據采集卡2輸出數字信號到數據分析終端3，由數據分析終端3進行顯示和分析。

所述激光位移傳感器1的激光束與往復泵介桿5截面的鉛垂中線重合。

所述激光位移傳感器1設置于往復泵的機殼6上，激光位移傳感器1與數據采集卡2有線或無線配合，數據采集卡2和數據分析終端3通過信號線8聯通。

所述激光位移傳感器1與數據采集卡2無線配合時，在激光位移傳感器1上設置有電源和與電源連接的無線信號發(fā)生器10，在數據采集卡2上設置無線信號接收器9。

所述激光位移傳感器1上設置有保護殼或防護涂層。

所述數據分析終端3具有信號處理、數據記錄、數據顯示及分析功能。數據分析終端3的信號處理、數據顯示及分析功能所涉及到的軟件采用現有技術即可。

所述實時位移值在數據分析終端3上以位移-時間曲線形式進行顯示，通過位移-時間曲線反應十字頭與導板間的磨損狀態(tài)，即監(jiān)測出十字頭對中狀態(tài)。

所述數據分析終端3上設定有判斷閾值，當實時位移值大于判斷閾值時，進行自動預警和故障判斷。

本發(fā)明利用固裝在泵機殼上的激光位移傳感器，測試往復泵介桿的相對位移變化量和趨勢，而往復泵介桿與十字頭是固定連接，在制造和維修過程中，通常是利用往復泵介桿相對機殼的位置進行十字頭對中調試，因此往復泵介桿的位移值可以直接反映出十字頭與導板間的磨損間隙參數，即可實時反應出十字頭的對中狀態(tài)。

實施例2

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1和2所示，本實施例所涉及到的設備包括：激光位移傳感器1、數據采集卡2、數據分析終端3。其中：激光位移傳感器1設置于往復泵的機殼6上，將往復泵介桿5的位移量轉換成電信號，并輸出至數據采集卡2，數據采集卡2輸出數字信號，并由數據分析終端3進行顯示和分析。

所述的激光位移傳感器1外加裝保護殼或防護涂層，以達到防水、防潮和防爆要求，其尺寸大小、精度、監(jiān)測頻率可根據往復泵的型號、性能參數等進行選型配置。

所述的激光位移傳感器1的激光束與往復泵介桿5截面的鉛垂中線重合。

所述的激光位移傳感器1與數據采集卡2之間的通訊形式，可根據現場需求設計為有線或無線數據通訊模式。

所述的數據分析終端3具有信號處理、數據記錄、數據顯示及分析功能，用位移-時間歷程曲線圖，直觀展示往復泵介桿5的位移狀態(tài)，從而反映出十字頭4與導板7間的磨損狀態(tài)，即不對中狀態(tài)。

監(jiān)測時，首先將激光位移傳感器固定安放在往復泵殼體上，并讓激光束12與介桿截面的鉛垂中線盡量重合，如圖3所示，以保證測量效果，并安裝好保護殼或防護涂層，以達到防水、防潮、防爆等保護功能。

將激光位移傳感器1、數據采集卡2和數據分析終端3用信號線8相互聯通，激光位移傳感器1與數據采集卡2之間的通訊可以根據需求采用有線或無線方式連接。當采用無線連接時，如圖2所示，需在激光傳感器上加裝無線信號發(fā)生器10，并按需封裝高能電池作為獨立電源，從而實現遠距離狀態(tài)數據監(jiān)控。無線信號發(fā)生器10的天線11根據需要采用防水、防潮、防爆型天線。在數據采集卡2上加裝無線信號接收器9。安裝好各組件后，進行初始位移值測試，作為數據分析的參考中線。當泵運轉后，即可實時測試到往復泵介桿5的位移值，并在數據分析終端3的界面上以位移-時間曲線形式進行顯示，由此直觀反應出十字頭4與導板7間的磨損情況，即監(jiān)測出十字頭4的對中狀態(tài)。