一种石油钻采设备的散热器诊断装置的制作方法

1.本实用新型涉及石油钻采设备技术领域,尤其是一种石油钻采设备的散热器诊断装置。


背景技术：

2.常规的柴驱的石油钻采设备(例如：固井设备、压裂设备等)大多都配备了散热器，用来给设备上的发动机进行散热，保证发动机的工作性能。
3.由于石油钻采设备上配套的散热器通常都是定制的产品，并且散热器的性能测试流程复杂，专业性强，测试成本高，一般的散热器制造厂没有条件对散热器的散热性能进行测试，石油钻采设备制造商一般也很少对散热器的极限散热性能进行测试。
4.另外，散热器厂家的设计、制造能力存在较大差异，产品的一致性差，经常出现散热器散热能力不足，导致发动机出现高温，尤其是在气温低的季节出厂的设备，在厂内测试时，发动机未出现高温报警，但是用户在现场使用过程中，经常出现发动机高温导致设备无法使用的情况。
5.因此，对于上述问题有必要提出一种石油钻采设备的散热器诊断装置。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供了一种石油钻采设备的散热器诊断装置，以解决上述问题。
7.一种石油钻采设备的散热器诊断装置，包括发动机、散热器、设备控制器、散热器控制器和涡轮增压器，所述发动机空滤上设置有第一温度传感器，所述的散热器的中冷进气口设置第二温度传感器和第一压力传感器，所述的散热器的中冷出气口设置第三温度传感器和第二压力传感器，所述的散热器的发动机缸套水进水口设置第四温度传感器，所述的散热器的发动机缸套水出水口设置第五温度传感器，所述散热器上设置有冷却液位传感器，所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、冷却液位传感器分别与散热器控制器连接。
8.优选地，所述散热器控制器3设置有物联网关。
9.优选地，所述散热器控制器3安装有分析软件，软件能采集温度、压力和液位数据。
10.优选地，所述散热器控制器3与设备控制系统进行通讯连接，获得发动机转速、发动机负载、发动机水温等数据，控制器能对上述数据进行存储、分析、计算，并将数据传输到云数据平台。
11.优选地，所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器和第五温度传感器均采用lm35传感器。
12.优选地，所述lm35传感器包括传感芯片，所述传感芯片的第一管脚通过第一电容连接传感芯片的第二管脚，所述传感芯片的第二管脚接地，所述传感芯片的第三管脚通过第二电容接地，所述传感芯片的第三管脚通过第一电阻分别连接第三电容和第四电阻的一
端，所述第三电容的另一端接地，所述第四电阻的另一端接第一放大器的同相输入端。
13.优选地，所述第一放大器的反相输入端通过第二电阻接地，所述第一放大器的反相输入端与输出端之间连接有第三电阻，所述第一放大器的输出端通过第四电容接地。
14.优选地，所述第一压力传感器和第二压力传感器均采用柔性薄膜压力传感器，所述柔性薄膜压力传感器包括压敏电阻、第二放大器和第三放大器，所述压敏电阻分别通过第五电阻接电源和通过第十二电容接第六电阻和第七电阻的一端，所述第六电阻的另一端接地，所述第七电阻的另一端分别连接第二放大器的同相输入端和通过第十三电容接地，所述第二放大器的反相输入端通过第八电阻接地，所述第二放大器的输出端通过第十五电容连接第三放大器的同相输入端，所述第三放大器的反相输入端通过第十一电阻接地，所述第三放大器的输出端通过第十二电阻连接第三放大器的反相输入端。
15.优选地，所述第二放大器的正极输出端通过第十四电容接地，所述第二放大器的出端通过第九电阻连接第二放大器的反相输入端，所述第三放大器的同相输入端通过第十电阻接地。
16.与现有技术相比，本实用新型有益效果：本实用新型既可以监测散热器在设备当前作业工况下的冷却参数，又可以对散热器的散热性能进行计算，评估水箱的健康状态，一旦散热器的散热性能低于设计要求的80％，即会提醒用户对水箱进行维护保养，以免设备在作业过程中出现高温，造成作业失败。
附图说明
17.图1是本实用新型的石油钻采设备的散热器诊断装置结构框图；
18.图2是本实用新型的温度传感器电路图；
19.图3是本实用新型的压力传感器电路图。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
21.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
22.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
23.以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
24.如图1并结合图2和3所示，一种石油钻采设备的散热器诊断装置，包括发动机1、散热器2、设备控制器3、散热器控制器4和涡轮增压器，所述发动机1的空滤上设置有第一温度传感器12，所述的散热器2的中冷进气口设置第二温度传感器5和第一压力传感器6，所述的散热器2的中冷出气口设置第三温度传感器8和第二压力传感器9，所述的散热器2的发动机缸套水进水口设置第四温度传感器10，所述的散热器2的发动机缸套水出水口设置第五温度传感器11，所述散热器上设置有冷却液位传感器7，所述第一温度传感器12、第二温度传感器5、第三温度传感器8、第四温度传感器10、第五温度传感器11、第一压力传感器6、第二压力传感器9、冷却液位传感器7分别与散热器控制器3连接。
25.散热器控制器3设置有物联网关，所述散热器控制器3安装有分析软件，软件能采集温度、压力和液位数据，所述散热器控制器3与设备控制系统进行通讯连接，获得发动机转速、发动机负载、发动机水温等数据，控制器能对上述数据进行存储、分析、计算，并将数据传输到云数据平台。
26.第一温度传感器12、第二温度传感器5、第三温度传感器8、第四温度传感器10和第五温度传感器11均采用lm35传感器，所述lm35传感器包括传感芯片，所述传感芯片u1的第一管脚通过第一电容c1连接传感芯片u1的第二管脚，所述传感芯片u1的第二管脚接地，所述传感芯片u1的第三管脚通过第二电容c2接地，所述传感芯片u1的第三管脚通过第一电阻r1分别连接第三电容c3和第四电阻r4的一端，所述第三电容c3的另一端接地，所述第四电阻r4的另一端接第一放大器q1的同相输入端，所述第一放大器q1的反相输入端通过第二电阻r2接地，所述第一放大器q1的反相输入端与输出端之间连接有第三电阻r3，所述第一放大器q1的输出端通过第四电容c4接地。
27.第一压力传感器和第二压力传感器均采用柔性薄膜压力传感器，所述柔性薄膜压力传感器包括压敏电阻rp1、第二放大器q2和第三放大器q3，所述压敏电阻rp1分别通过第五电阻r5接电源和通过第十二电容c12接第六电阻r6和第七电阻r7的一端，所述第六电阻r6的另一端接地，所述第七电阻r7的另一端分别连接第二放大器q2的同相输入端和通过第十三电容c13接地，所述第二放大器q2的反相输入端通过第八电阻r8接地，所述第二放大器q2的输出端通过第十五电容c15连接第三放大器q3的同相输入端，所述第三放大器q3的反相输入端通过第十一电阻r11接地，所述第三放大器q3的输出端通过第十二电阻r12连接第三放大器q3的反相输入端，第二放大器q2的正极输出端通过第十四电容c14接地，所述第二放大器q2的出端通过第九电阻r9连接第二放大器q2的反相输入端，所述第三放大器q3的同相输入端通过第十电阻r10接地。
28.与现有技术相比，本实用新型有益效果：本实用新型既可以监测散热器在设备当前作业工况下的冷却参数，又可以对散热器的散热性能进行计算，评估水箱的健康状态，一旦散热器的散热性能低于设计要求的80％，即会提醒用户对水箱进行维护保养，以免设备在作业过程中出现高温，造成作业失败。
29.本实施例的工作过程如下：
30.一、散热器关键参数实时监测显示
31.1)散热器堵塞监测
32.第一压力传感器6测量压力为散热器进气压力p1，所述第二压力传感器9测量压力为散热器出气压力p2，当p1-p2小于发动机要求的压降值时状态正常，当差值超过要求值，说明散热器存在堵塞风险，在设备的本地控制系统界面及云端会预警。
33.2)散热器中冷器温度实时监测显示
34.第三温度传感器8测量温度为中冷出气口温度t5，当t5超过发动机设定的报警值时，说明发动机中冷散热器散热能力不足，设备存在停机风险。上述温度在设备的本地控制系统界面及云端会实现显示，当超过设备温度时，系统会预警。
35.3)散热器缸套水散热器温度实时监测显示
36.第五温度传感器11测量温度为发动机缸套水出水口温度，当上述温度超过发动机设定的报警值时，说明发动机缸套水散热器能力不足，设备存在停机风险。上述温度在设备的本地控制系统界面及云端会实现显示，当超过设备温度时，系统会预警。
37.4)散热器冷却液液位实时监测显示
38.冷却液位传感器7实时测量散热器冷却液液位，当冷却液液位低于设定的最小值时，说明冷却液不足，存在超温的风险，系统会在本地控制系统界面及云端报警。
39.二、散热器中冷器散热性能诊断
40.散热器控制器3与设备控制系4统进行通讯,获取发动机的负载，所述散热器控制器3上设定参考温度rat为25℃，设定t4c值，设定最高允许进气温度maimt，第一温度传感器12测量温度为环境温度t1。
41.空气到达冷却芯组时的温度为t2，采用经验公式t2＝t1 4。
42.第六温度传感器13测量温度为增压器前空气温度t3，第二温度传感器5测量温度为增压器出口的空气温度t4，第三温度传感器8测量温度为中冷出气口温度t5。
43.当采集到发动机负载大于95％以上，环境温度在20℃以上时启动中冷器散热性能诊断程序。
44.计算公式：
45.cac＝(t4-t5)/(t4-t2)
46.t4i＝t4c t3-t1
47.t2c＝rat t2-t1
48.t5c＝t4i-(cac*(t4i-t2c))
49.当t5c《maimt 0.1时，显示散热器中冷器散热性能合格。
50.当t5c≥maimt 0.1时，显示散热器中冷器散热性能不合格。
51.三、散热器缸套水散热器散热性能诊断
52.散热器控制器3与设备控制系4统进行通讯,获取发动机的负载，及发动机缸套水的温度，散热器控制器3上设定发动机允许的最高水温tl，设定散热器设计温度tr。
53.当采集到发动机负载大于95％以上，环境温度在20℃，发动机的温度大于等于93℃时启动中缸套水散热器散热性能诊断程序，第五温度传感器11测量温度为发动机缸套水出水口温度t6，第四温度传感器10测量温度为发动机缸套水进水口温度t7。
54.计算公式：
55.tl-t6-t1-3≥tr时，显示散热器缸套水散热器散热性能不合格。
56.tl-t6-t1-3《tr时，显示散热器缸套水散热器散热性能合格。
57.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。