SU1645618A1 - Method and apparatus for determining working characteristics of piston and plunger pumps - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытани м и использованию поршневых и плунжерных насосов и позвол ет расширить функциональные возможности устройства дл  определени  рабочих характеристик поршневых и плунжерных насосов. Регистрируют число рабочих циклов насоса (Н) 8, работающего на жидкости с известной в зкостью. Фиксируют моменты времени, соответствующие прохождению поршн  7 через крайние мертвые точки , и моменты открыти  нагнетательных клапанов 3, 4. Затем с помощью временных интервалов, характеризующих работу поршн  7 и клапанов 3, 4, определ ют производительность насоса. Определ ют коэффицио ± ел о 00 The invention relates to the testing and use of piston and plunger pumps and extends the functionality of the device for determining the performance characteristics of piston and plunger pumps. The number of operating cycles of a pump (H) 8 operating on a liquid with a known viscosity is recorded. The time points corresponding to the passage of the piston 7 through the extreme dead points and the moments of opening of the discharge valves 3, 4 are recorded. Then, using the time intervals characterizing the operation of the piston 7 and valves 3, 4, the pump performance is determined. Determine the coefficient ± el about 00

Description

ент заполнени  (КЗ) Н 8, с учетом которого определ ют действительную производительность . При испытании Н 8 на жидкости с неизвестной в зкостью определ ют соответствующий КЗ. Значение неизвестной в зкости оценивают с учетом известного значени  в зкости и отношени  КЗ на жидкост х с известной и неизвестной в зкостью . Дл  оценки технического состо ни  Н 8 значение КЗ определ ют многократно вthe filling agent (CP) H 8, which is used to determine the actual performance. When testing H 8 for liquids with unknown viscosity, an appropriate fault is determined. The value of the unknown viscosity is estimated based on the known value of the viscosity and the ratio of short-circuit to liquids with known and unknown viscosity. To assess the technical condition of H 8, the value of a short-circuit is determined many times in

течение эксплуатационного периода через заданные интервалы времени. После этого определ ют отношени  текущего значени  КЗ к его начальному значению, которые затем сравнивают с заданным допустимым значением. Датчики 1, 2 положени  клапанов 3, 4 и датчики 5, 6 крайних положений поршн  7 установлены в Н 8 и подключены к системе 9 контрол  и вычислени  параметров . 2 с.п. ф-лы, 2 з.п. ф-лы, 1 ил.during the operational period at specified intervals. After that, the ratios of the current short-circuit value to its initial value are determined, which are then compared with the predetermined acceptable value. The sensors 1, 2 of the position of the valves 3, 4 and the sensors 5, 6 of the extreme positions of the piston 7 are installed in H 8 and connected to the system 9 of monitoring and calculating parameters. 2 sec. f-ly, 2 zp f-ly, 1 ill.

Изобретение относитс  к испытани м и использованию поршневых и плунжерных насосов и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли.The invention relates to the testing and use of piston and plunger pumps and can be used in the oil industry.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей.The purpose of the invention is to expand the functionality.

На чертеже представлена схема устройства , в котором реализуетс  способ определени  рабочих характеристик поршневых и плунжерных насосов.The drawing shows a diagram of a device in which a method for determining the performance characteristics of piston and plunger pumps is implemented.

Способ определени  рабочих характеристик заключаетс  в том, что в процессе испытани  регистрируют число рабочих циклов насоса, работающего на жидкости с известной в зкостью, фиксируют моменты времени, соответствующие прохождению поршн  насоса через крайние мертвые точки, а также моменты открыти  нагнетательного клапана, а затем с помощью временных интервалов, характеризующих работу поршн  и клапанов, определ ют производительность насоса, при этом дополнительно определ ют коэффициент заполнени  насоса, с учетом которого определ ют действительную производительность насоса и который рассчитывают предварительно по формуле:The method of determining the performance is that during the test, the number of operating cycles of a pump operating on a liquid with a known viscosity is recorded, the time points corresponding to the passage of the pump piston through dead points, and the moments of opening the discharge valve are recorded, and then using time intervals characterizing the operation of the piston and valves determine the pump performance, and additionally determine the filling ratio of the pump, taking into account which actual performance of the pump and which is calculated in advance by the formula:

а - but -

Т -tT -t

(1)(one)

где«- коэффициент заполнени  насоса, работающего на жидкости с известной в зкостью;where "is the fill factor of a pump operating on a liquid with a known viscosity;

Т - временной интервал, за который поршень проходит между мертвыми точками;T - the time interval for which the piston passes between the dead points;

т - временной интервал, за который поршень проходит от одной из мертвых точек до момента открыти  нагнетательного клапана.t is the time interval in which the piston passes from one of the dead points until the discharge valve is opened.

Кроме этого, при испытании на жидкости с неизвестной в зкостью определ ютIn addition, when tested on liquids with unknown viscosity,

соответствующий коэффициент а заполнени  насоса, а значение неизвестной в зкости жидкости оценивают с учетом известного значени  в зкости жидкости и отношени the corresponding filling factor a of the pump, and the value of the unknown viscosity of the liquid is estimated taking into account the known value of the viscosity of the liquid and the ratio

коэффициентов заполнени  насоса на жидкост х с известной и неизвестной в зкост - ми, а дл  оценки технического состо ни  насоса значение коэффициента заполнени  определ ют многократно в течение эксплуатационного периода через заданные интервалы времени, после этого определ ют отношени  текущего значени  коэффициента заполнени  к его начальному значению, которые затем сравнивают с заданным допустимым значением.the fill factors of the pump on liquids with known and unknown viscosities, and to assess the technical condition of the pump, the value of the fill factor is determined many times during the operating period at specified intervals, then the ratios of the current value of the fill factor to its initial value are determined which are then compared with the predetermined acceptable value.

Способ реализуетс  в устройстве дл  определени  рабочих характеристик поршневых и плунжерных насосов, которое содержит два датчика 1 и 2 положени  нагнетательных клапанов 3, 4 и два датчика 5, 6 крайних положений поршн  7, установленные в испытуемом насосе 8 и подключенные к системе 9 контрол  и вычислени  параметров, при этом система 9 контрол  иThe method is implemented in the device for determining the operating characteristics of piston and plunger pumps, which contains two sensors 1 and 2 of the position of the discharge valves 3, 4 and two sensors 5, 6 of the extreme positions of the piston 7, installed in the test pump 8 and connected to the system 9 of control and calculation parameters, while the system 9 controls and

вычислени  параметров выполнена в виде трех параллельных линий 10, 11 и 12 преобразовани  сигналов датчиков 1, 2, 5 и 6, генератора 13 импульсов высокой частоты и вычислительного блока 14, кажда  из трехthe parameters are calculated in the form of three parallel lines 10, 11 and 12 of converting signals from sensors 1, 2, 5 and 6, a generator of 13 high-frequency pulses and a computing unit 14, each of three

линий 10, 11 и 12 преобразовани  сигналов датчиков 1, 2, 5 и 6 включает последовательно св занные между собой соответственно логические элементы ИЛИ 15,16, 17, триггеры 18, 19, 20, логические элементы И 21, 22,lines 10, 11 and 12 of the signal conversion of sensors 1, 2, 5 and 6 include, in series, respectively, the logical elements OR 15,16, 17, the triggers 18, 19, 20, the logical elements And 21, 22,

23, счетчики 24, 25, 26 и регистры 27, 28, 29 временных интервалов.23, counters 24, 25, 26 and registers 27, 28, 29 time slots.

При этом датчики 1 и 2 положени  нагнетательных клапанов 3, 4 подключены к первой и второй лини м 10 и 11 преобрззовани  сигналов соответственно и св заны каждый с одним из входов элементов ИЛИ 15, 16 соответственно, один датчик 5 крайних положений поршн  7 подключен к одному из входов элементов ИЛИ 16 и 17, второй и третьей линий 11 и 12 преобразовани  сигналов, а другой датчик 6 - к другими входам элементов ИЛИ 15 и 17 первой и третьей линий 10 и 12 преобразовани  сигналов и св зан одновременно одним из входов блока 14 вычислений, к другим входам которого подключены регистры 27, 28 и 29 трех линий 10, 11 и 12 преобразовани  сигналов , а генератор 13 импульсов высокой частоты подключен к одному из входов логических элементов И 21, 22 и 23 каждой линии 10, 11 и 12 преобразовани  сигналов.At the same time, sensors 1 and 2 of the position of discharge valves 3, 4 are connected to the first and second lines 10 and 11 of converting signals, respectively, and are each connected to one of the inputs of the OR 15, 16 elements, respectively, one sensor 5 of the extreme positions of the piston 7 is connected to one from the inputs of elements OR 16 and 17, the second and third lines 11 and 12 of the signal conversion, and the other sensor 6 to the other inputs of the elements OR 15 and 17 of the first and third lines 10 and 12 of the signals and simultaneously connected to one of the inputs of the calculation unit 14 to other inputs of which dklyucheny registers 27, 28 and 29 three lines 10, 11 and 12 convert the signals, and the high frequency pulse generator 13 is connected to one of the inputs of AND gates 21, 22 and 23 each line 10, 11 and 12 convert the signals.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При прохождениии поршнем 7 испытуемого насоса 8 крайнего, например, левого положени  срабатывает датчик 5, от которого электрический сигнал поступает в систему 9 контрол  и вычислени  параметров и далее через элементы ИЛИ 16 и 17 второй и третьей линий 11 и 12 преобразовани  сигналов поступает на триггеры 19 и 20, устанавлива  их в единичное состо ние. Далее при движении поршн  7 вправо в момент открыти  нагнетательного клапана 4 с датчика 2 положени  поступает через элемент ИЛИ 16 сигнал на триггер 19, на выходе которого формируетс  сигнал разрешени  прохождени  импульсов высокой частоты с генератора 13 через логический элемент 22 на вход счетчика 25, на выходе которого формируетс  сигнал, равный временному интервалу т.л. При достижении поршнем 7 крайнего правого положени  по соответствующему этому моменту сигналу с датчика 6 положени  через элемент ИЛИ 17, триггер 20 и элемент И 23 на выходе счетчика 26 формируетс  значение временного интервала Т, аналогичного интервалу Гл. При этом одновременно сигнал с датчика 6 положени  поступает через элемент ИЛ И 15 первой линии 10 преобразовани  сигналов на триггер 18, устанавлива  его в единичное состо ние . Затем поршень начинает движение в обратном направлении - влево и при открытии нагнетательного клапана 3 с помощью сигнала, поступающего с датчика 1 положени , через элемент ИЛИ 15, триггер 18, элемент И 21 на выходе счетчика 24 формируетс  временной интервал tn. Сформированные временные интервалы tn, т.л и Т с выходов соответствующих счетчиков 24, 25 и 26 поступают е соответствующие регистры 27, 28 и 29 и далее - в вычислительный блок 14, в котором происходит вычисление коэффициента наполнени  а согласно зависимости (1). Кроме того, в вычислительном блоке 14 по измеренному числу п двойныхWhen the piston 7 of the test pump 8 passes through the extreme, for example, left position, the sensor 5 is activated, from which the electrical signal enters the system 9 of monitoring and calculating parameters and then through the OR 16 and 17 elements of the second and third signal conversion lines 11 and 12 enters the triggers 19 and 20, setting them to a single state. Further, when the piston 7 moves to the right at the moment of opening the discharge valve 4 from the position sensor 2, it passes through the OR 16 element. which is formed a signal equal to the time interval tl. When the piston 7 reaches the extreme right position of the corresponding signal from the sensor 6, the position through the OR element 17, the trigger 20 and the AND element 23 at the output of the counter 26 is formed the value of the time interval T, similar to the interval Gl. At the same time, the signal from the position sensor 6 is fed through the IL-15 element of the first signal line 10 to the trigger 18, setting it to one. Then the piston starts to move in the opposite direction - to the left and when the discharge valve 3 is opened using a signal from the position sensor 1, through the OR 15 element, the trigger 18, the AND 21 element at the output of the counter 24, the time interval tn is formed. The generated time intervals tn, tl and T from the outputs of the corresponding counters 24, 25 and 26 go to the corresponding registers 27, 28 and 29 and then to the computing unit 14, in which the filling factor a is calculated according to dependence (1). In addition, in the computing unit 14, the measured number n is double

ходов поршн  7 насоса 8 подсчитывают и значение производительности, использу  значени  коэффициентов заполнени  сгл.сгп и известные алгоритмы, например: The piston strokes 7 of the pump 8 calculate the output value using the values of the fill factors of the slg and known algorithms, for example:

0.(ал+ап)-5оап, (2)0. (al + an) -5oap, (2)

где L - длина хода поршн  между крайними мертвыми точками;where L is the length of the piston stroke between the dead spots;

п - число ходов поршн  насоса;n is the number of pump strokes;

S - рабоча  площадь поршн  насоса;S - working area of the pump piston;

So - площадь сечени  штока поршн ;So is the cross section of the piston rod;

2(,2 (,

ап - среднее значение коэффициента заполнени  при движении поршн  влево;an is the average value of the fill factor when the piston moves to the left;

2Ј«п,2Ј “p,

I 1I 1

ап среднее значение коэффициента заполнени  при движении поршн  вправо.an is the average value of the fill factor when the piston moves to the right.

при условии равенства периода времени Т дл  воды и дл  рабочей жидкости с неизвестной в зкостью, например дл  бурового раствора, что определ етс  лишь скоростью вращени  привода (на чертеже неunder the condition that the time period T is equal for water and for a working fluid with unknown viscosity, for example, for drilling mud, which is determined only by the speed of rotation of the drive (in the drawing

обозначен) насоса 8, можно оценить в зкость буровой жидкости, определив условную в зкость относительно воды по выражению:indicated by) pump 8, it is possible to estimate the viscosity of the drilling fluid by determining the relative viscosity relative to water by the expression:

Р R

«б р Т - Тл ( П )б р а в Т - т. (п)в "B r T - T (P) b r a in T - t. (N) c

(3)(3)

где р - условна  относительна  в зкость бурового раствора;where p is the relative relative viscosity of the drilling fluid;

Т - врем - движени  поршн  между крайними точками;T - time - movement of the piston between the extreme points;

tn ( п )е р. т.л(п)в - врем  движени  поршн  от одной из крайних точек до момента открыти  нагнетательного клапана при дви- жении влево (вправо) дл  бурового раствора и дл  воды соответственно.tn (n) e r. tl (n) at - time of piston movement from one of the extreme points to the moment of opening of the discharge valve when moving to the left (to the right) for drilling mud and for water, respectively.

При диагностировании, например, насосов , предназначенных дл  подачи буровых растворов в скважину, техническое состо ние насоса целесообразно в процессе эксплуатации определ ть при работе на воде и контролировать по уменьшению значени  коэффициента заполнени  согласно выражени :When diagnosing, for example, pumps designed to supply drilling mud into the well, it is advisable to determine the technical condition of the pump during operation when operating on water and monitor it by reducing the fill factor value according to the expression:

5555

,. Т tel Т - teo , T tel t - teo

WW

где v - коэффициент заполнени  насоса на воде при диагностировании;where v is the fill factor of the pump on water during diagnosis;

Т - врем  движени  поршн  между крайними точками;T is the time of movement of the piston between the extreme points;

teo, tei - интервал времени, соответствующий открытию нагнетательного клапана в начале эксплуатации и при каждой последующей проверке соответственно.teo, tei is the time interval corresponding to the opening of the discharge valve at the beginning of operation and at each subsequent inspection, respectively.

При этом минимальное значение коэффициента заполнени  v определ ют экспериментально за полный цикл работы насоса.In this case, the minimum value of the fill factor v is determined experimentally for the full cycle of the pump.

Claims (4)

1.Способ определени  рабочих характеристик поршневых и плунжерных насосов , заключающийс  в том, что в процессе испытани  регистрируют число рабочих циклов насоса, работающего на жидкости с известной в зкостью, фиксируют моменты времени, соответствующие прохождению поршн  насоса через крайние мертвые точки, а также моменты открыти  нагнетательного клапана, а затем с помощью временных интервалов, характеризующих работу поршн  и клапанов, определ ют производительность насоса, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, дополнительно определ ют коэффициент заполнени  насоса, с учетом которого определ ют действительную производительность насоса и который рассчитывают предварительно по формуле1. A method for determining the performance of piston and plunger pumps, which consists in recording the number of operating cycles of a pump operating on a liquid with a known viscosity, during the test, recording time points corresponding to the passage of the pump piston through dead points. pressure valve, and then using the time intervals characterizing the operation of the piston and valves, determine the performance of the pump, characterized in that, in order to expand the functional Opportunities, in addition, determine the filling ratio of the pump, according to which the actual capacity of the pump is determined and which is calculated in advance by the formula «-If."-If. где а- коэффициент заполнени  насоса, работающего на жидкости с известной в зкостью;where a is the filling ratio of a pump operating on a liquid with a known viscosity; Т - временной интервал, за который поршень проходит между мертвыми точками;T - the time interval for which the piston passes between the dead points; t - временной интервал, за который поршень проходит от одной из мертвых точек до момента открыти  нагнетательного клапана .t is the time interval in which the piston passes from one of the dead points until the discharge valve is opened. 2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что при испытании насоса на жидкости с неизвестной в зкостью определ ют соответствующий коэффициент заполнени  насоса , а значение неизвестной в зкости жидкости оценивают с учетом известного значени  в зкости жидкости и повышени  коэффициентов заполнени  насоса на жидкост х с известной и неизвестной в зкост ми.2. A method according to claim 1, characterized in that when testing a pump on liquids with unknown viscosity, an appropriate filling ratio of the pump is determined, and the value of the unknown viscosity of the liquid is estimated taking into account the known value of the liquid viscosity and increasing the filling factors of the pump on liquids with known and unknown in sticks. 3.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что дл  оценки технического состо ни  насоса значение коэффициента заполнени  определ ют многократно в течение эксплуатационного периода через заданные интервалы времени, после этого определ ют отношени  текущего значени  коэффициента заполнени  к его начальному значению, которые затем сравнивают с заданным допустимым значением.3. The method according to claim 1, characterized in that for estimating the technical condition of the pump, the fill factor value is repeatedly determined during the operating period at predetermined time intervals, then the ratios of the current fill factor value to its initial value are determined, which are then compared with a given acceptable value. 4.Устройство дл  определени  рабочих характеристик поршневых и плунжерных насосов, содержащее два датчика положени  нагнетательных клапанов и два датчика4. A device for determining the operating characteristics of piston and plunger pumps, containing two sensors for the position of discharge valves and two sensors крайних положений поршн , установленных в испытуемом насосе и подключенных к системе контрол  и вычислени  параметров , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности при испытани х и диагностировании , система контрол  и вычислени  параметров выполнена в виде трех параллельных линий преобразовани  сигналов датчиков, генератора импульсов высокой частоты и вычислительного блока,extreme positions of the piston installed in the pump under test and connected to the monitoring and calculation system parameters, characterized in that, in order to improve the accuracy during testing and diagnostics, the monitoring and calculation system for the parameters is made in the form of three parallel lines of signal conversion sensors, high pulse generator frequency and computing unit кажда  из трех линий преобразовани  сигналов датчиков включает последовательно св занные между собой логический элемент ИЛИ, триггер, логический элемент И, счетчик и регистр временных интервалов, приeach of the three sensor signal conversion lines includes a logical element OR, a trigger, a logical element AND, a counter and a register of time intervals connected in series, with этом датчики положени  нагнетательных клапанов подключены к первой и второй лини м преобразовани  сигналов соответственно и св заны каждый с одним из входов элемента ИЛИ, один датчик крайнихIn this case, the position of the discharge valves are connected to the first and second signal conversion lines, respectively, and are each connected to one of the inputs of the OR element, one sensor of the extreme положений поршн  подключен к одному из входов элдемента ИЛИ второй и третьей линий преобразовани  сигналов, а другой датчик - к другим входам элементов ИЛИ первой и третьей линий преобразовани the piston positions are connected to one of the inputs of the OR element of the second and third signal conversion lines, and the other sensor is connected to other inputs of the OR elements of the first and third conversion lines сигналов и св зан одновременно с одним из входов блока вычислений, к другим входам которого подключены регистры трех линий преобразовани  сигналов, а генератор импульсов высокой частоты подключен к одномуsignals and is connected simultaneously to one of the inputs of the computing unit, to the other inputs of which the registers of three signal conversion lines are connected, and the high-frequency pulse generator is connected to one из входов логического элемента И каждой линии преобразовани  сигналов.from the inputs of the logic element AND each signal conversion line.