对钻井泵来说,滞后角一般为1525.而实际测量的滞后角一般大于该值,有时*大可达80左右。由于滞后角、滞后高度的存在,当活塞反行程运动使阀腔内形成负压时,阀就会从滞后高度急速落下造成阀盘与阀座严重冲击,此冲击力相当大,因此也就产生了很大的冲击噪声。
泵送的泥浆液中含有固相颗粒物质,其流动为固液两相流,由于钻井、压裂、固井的需要,清除泥浆固相是不现实的,所以,在阀盘和阀座接触的工作面之间的磨粒性固体颗粒会牢固地嵌入工作表面,从而使阀盘和阀座表面的金属层产生局部塑性变形,其结果形成不同形状和深度的凹痕,阀盘多次重复地冲击阀座,因此在工作表面产生的形变就会引起某些金属表层局部地撕裂,在金属表层微小部分产生撕裂的同时,由于多次塑性变形,在金属表面某些区域内产生弹性剥落,使阀关闭时密封不严,从而导致高压液流从漏失处将阀表面刺坏,同时,阀密封面的损坏反过来又加剧了上述的磨粒磨损过程,使阀工作表面的凹痕,剥落和裂纹扩大而形成深而大的沟槽,对失效泵阀的大量统计资料表明,阀盘的破坏特征一般是在阀盘与阀座的工作面上出现冲刷沟槽,严重时会出现不同类型的沟槽,其中包括径向沟槽、周向沟槽以及上述两者的复合沟槽。阀密封面的破坏使得阀盘受力不均,导向杆磨损不均匀,出现偏磨,不能保证阀盘运动时良好的对中与平稳性。归纳起来,阀的破坏主要由两方面的因素引起:一是由Westphal现象引起的阀的冲击造成的阀的疲劳点蚀,二是由泥浆液的刺蚀、犁沟造成的冲蚀磨损。
而阀座压盖内腔能有效地屏闭外部钻机和柴油机等设备的噪声,工人操作也方便,因此可考虑将传感器置于阀座压盖内腔,但压盖内腔有泄露的泥浆,不好放置接触式振动传感器。所以好的方法是利用声信号检测故障。
对于声信号的降噪方法,一般采用移动平均法、曲线拟合、样条函数拟合和Fourier变换等,这些滤波方法的共同点是根据信号的特征设计*佳的低通滤波器,用这些传统的分析方法处理泵阀声信号,效果不好,因为傅立叶分析是将信号完全在频率域中进行分析。在实验室模拟钻井泥浆泵实际工况是不现实的,用小型泵模拟这样的大型泵没有可比性,为了真实地反映环境噪声和实际运行情况,本实验采集数据来自油田钻井现场。