壓裂泵是油氣田開(kāi)發(fā)中用于水力壓裂作業(yè)的核心設(shè)備，主要作用是將高壓流體注入地層，使巖石產(chǎn)生裂縫并擴(kuò)展，從而提高油氣井的產(chǎn)量。通過(guò)壓裂泵振動(dòng)監(jiān)測(cè)可以保障其安全運(yùn)行，提高壓裂效果和油氣井的開(kāi)發(fā)效率。

一、監(jiān)測(cè)意義

壓裂泵在工作中因機(jī)械運(yùn)動(dòng)、流體沖擊等會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，若振動(dòng)異常（如振幅過(guò)大、頻率突變），可能預(yù)示著部件磨損（如活塞、曲軸）、松動(dòng)（螺栓松動(dòng)）、不平衡（轉(zhuǎn)子偏心）或流體異常（氣蝕、堵塞）等故障。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)，可提前發(fā)現(xiàn)隱患，避免停機(jī)損失或設(shè)備損壞。

二、關(guān)鍵監(jiān)測(cè)參數(shù)

• 振幅：反映振動(dòng)強(qiáng)度，如位移（mm）、速度（mm/s）、加速度（m/s2），不同部位（泵體、軸承、電機(jī)）的振幅閾值不同（如軸承加速度超過(guò)25 m/s2可能預(yù)示故障）。

• 頻率：振動(dòng)信號(hào)的頻率分布，可通過(guò)頻譜分析識(shí)別故障類(lèi)型（如齒輪嚙合頻率異常可能提示齒輪磨損）。

• 相位：振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間相位差，用于判斷部件間的同步性（如聯(lián)軸器不對(duì)中時(shí)相位會(huì)偏移）。

三、常用監(jiān)測(cè)方法

傳感器選型：

• 加速度傳感器（311A系列）：粘貼或磁吸在泵體表面，高頻響應(yīng)好，適用于軸承、活塞等高頻振動(dòng)監(jiān)測(cè)。

• 速度/位移傳感器：用于低頻振動(dòng)（如泵體整體晃動(dòng)），精度較高。

數(shù)據(jù)采集與分析：

• 實(shí)時(shí)采集（IN-SDG智能振動(dòng)變送器）：通過(guò)PLC或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)采集器，以10kHz以上采樣率獲取振動(dòng)信號(hào)。

分析技術(shù)：

• 時(shí)域分析：直接觀察振動(dòng)波形，判斷是否有沖擊（如螺栓脫落時(shí)波形突變）。

• 頻域分析（FFT）：將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻譜，識(shí)別主頻及諧波（如曲軸不平衡時(shí)主頻為轉(zhuǎn)速頻率的1倍頻）。

• 時(shí)頻分析（如小波變換）：適用于非平穩(wěn)信號(hào)（如啟動(dòng)/停機(jī)過(guò)程），捕捉瞬時(shí)故障。

  

四、典型故障與振動(dòng)特征

• 軸承磨損：頻譜中出現(xiàn)軸承特征頻率（如內(nèi)圈、外圈故障頻率），加速度值升高。

• 泵體氣蝕：高頻振動(dòng)（10kHz以上）激增，伴隨流體噪聲。

• 機(jī)械松動(dòng)：低頻（100Hz以下）振動(dòng)加劇，振幅波動(dòng)大。

五、技術(shù)應(yīng)用與系統(tǒng)架構(gòu)

• 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：

  由傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、邊緣計(jì)算單元（如振動(dòng)分析模塊）組成，通過(guò)4G/5G將數(shù)據(jù)傳輸至云端平臺(tái)，實(shí)時(shí)預(yù)警（如振幅超過(guò)閾值時(shí)短信通知）。

• 便攜式檢測(cè)：

  手持振動(dòng)檢測(cè)儀（如測(cè)振儀），定期巡檢時(shí)采集數(shù)據(jù)，對(duì)比歷史趨勢(shì)判斷設(shè)備狀態(tài)。

六、注意事項(xiàng)

• 傳感器安裝：需確保與被測(cè)表面緊密接觸，避免信號(hào)衰減（如使用磁吸式傳感器時(shí)清潔安裝面）。

• 閾值設(shè)定：根據(jù)泵的型號(hào)、工況定制報(bào)警閾值（如新機(jī)與舊機(jī)的振幅標(biāo)準(zhǔn)不同）。

• 多參數(shù)融合：結(jié)合溫度、壓力等參數(shù)綜合判斷（如振動(dòng)異常時(shí)伴隨軸承溫度升高，更可能是潤(rùn)滑不良）。

• 通過(guò)系統(tǒng)化的振動(dòng)監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)壓裂泵的預(yù)測(cè)性維護(hù)，降低運(yùn)維成本并提升作業(yè)效率。