基于电机扭矩波动的电动压裂泵液力端故障诊断

摘要

针对目前电动压裂系统压裂泵振动信号复杂,故障特征难以准确提取和辨识等问题,文章提出了直接采集ACS5000中压变频器上电机运行参数,进行基于电机扭矩波动曲线的电动压裂泵液力端总成故障诊断方法。首先,基于理论力学和材料力学建立电动压裂泵动力端和液力端的力学模型,计算曲轴不同相位角下的主要零部件的受力;其次,利用Mathcad计算压裂泵正常工作2个冲程周期内的曲轴扭矩曲线,得到了电机的扭矩曲线;最后,通过现场施工总结了无故障和12种异常工况下的不同电机扭矩波动曲线。结果表明,泵压一定时,电机扭矩异常波动一般伴随液力端总成故障,部分液力端总成故障初期对应的电机扭矩波动无明显异常;电机扭矩异常波动可以作为现场判断电动压裂泵液力端总成是否正常运行的可靠标准之一,并指导检泵来排除故障,为页岩气平台压裂施工提供安全保障。