具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

通常的压裂设备包括设备载台、柱塞泵、原动机、低压进液管汇和高压排出管汇。柱塞泵设置在设备载台上，且包括动力端和液力端；原动机与柱塞泵的动力端相连，并向动力端提供动力；动力端将原动机提供的动力转换为柱塞的往复运动；低压进液管汇与柱塞泵的液力端相连，并向液力端提供低压的压裂液；液力端可利用柱塞的往复运动对低压流体进行加压以形成高压的压裂液；高压排出管汇与柱塞泵的液力端相连，并用于排出该高压的压裂液。由此，该压裂设备可提供高压的压裂液，从而用于压裂作业。需要说明的是，上述的原动机可为柴油机、电动机、或涡轮发动机等提供动力的设备。另外，由于原动机(特别是电动机和涡轮发动机)的转速较高，因此需要在柱塞泵和原动机之间设置减速箱，从而采用减速箱对原动机的动力输出进行减速，以与柱塞泵匹配。

在压裂设备的工作过程中，柱塞泵会因为压裂液在低压进液管汇和高压进液管汇中的流动，动力端中柱塞的往复运动以及原动机的输出轴的高速转动等各种因素而产生振动；而这些振动对于柱塞泵会产生较大的影响，例如会导致柱塞泵的排量波动、柱塞泵的部件受损，寿命降低、甚至会导致柱塞泵的异常停机，设备损坏。

例如，受布局限制，柱塞泵的动力输入轴与原动机的动力输出轴存在不完全同轴或同心的情况，或者柱塞泵的动力输入轴和原动机的动力输出轴之间的传动机构存在装配精度差的情况，此时这种机构在高速旋转下必然会带来转动惯量的质心偏移，并产生较大的振动。另外，柱塞泵中各柱塞间歇做工会导致压裂液的压力激增，会对低压进液管汇和高压排出管汇产生部分液体冲击，从而造成较大的振动。

另一方面，在压裂设备的工作过程中，由于柱塞泵通常只与齿轮箱的输出部固定相连，导致齿轮箱容易形成悬臂结构；此时，当压裂设备工作时，柱塞泵和齿轮箱的振动会产生不同步的现象，从而一方面会使得柱塞泵的振动更加剧烈，另一方面会使柱塞泵和齿轮箱产生轴损伤等情况。

对此，本公开实施例提供一种压裂设备，包括至少一个压裂单元和处理装置；各压裂单元包括柱塞泵、低压进液管汇、高压排出管汇、压力检测装置和振动检测装置；低压进液管汇与柱塞泵相连并被配置为向柱塞泵提供低压流体；高压排出管汇与柱塞泵相连，柱塞泵被配置为对低压流体加压并从高压排出管汇排出；压力检测装置被配置为检测低压进液管汇中的低压流体的压力值；振动检测装置被配置为检测柱塞泵的振动烈度；处理装置与柱塞泵、压力检测装置和振动检测装置分别通信相连，并被配置为根据振动检测装置检测到的振动烈度和压力检测装置检测到的压力值对柱塞泵进行控制。该压裂设备可通过压力检测装置、振动检测装置和处理装置来降低柱塞泵的振动，从而可提高柱塞泵的排量稳定性和使用寿命。

本公开实施例还提供一种压裂设备的减振方法，包括通过压力检测装置获取低压进液管汇中的低压流体的压力值；通过振动检测装置获取柱塞泵的振动烈度；比较振动检测装置检测到的振动烈度与预设振动烈度的大小，比较压力检测装置检测到的压力值与预设压力范围的大小；以及当振动烈度大于预设振动烈度，且压力值位于预设压力范围之内时控制柱塞泵并降低柱塞泵的冲程次数。由此，该压裂设备的减振方法可降低柱塞泵的振动，从而可提高柱塞泵的排量稳定性和使用寿命。

下面，结合附图对本公开实施例提供的压裂设备和压裂设备的减振方法进行详细的说明。

图1为本公开一实施例提供的一种压裂设备的示意图；图2为本公开一实施例提供的一种压裂单元的局部示意图。如图1所示，该压裂设备300包括至少一个压裂单元100和处理装置200；图1示出了一个压裂单元100；各压裂单元100包括柱塞泵110、低压进液管汇120、高压排出管汇130、压力检测装置140和振动检测装置150。需要说明的是，图1仅示出了一个压裂单元，但本公开实施例提供的压裂设备可包括多个压裂单元；多个压裂单元可形成压裂单元组，从而可提供更高的排量。另外，上述的压裂单元可为压裂车或压裂橇。

如图1和图2所示，低压进液管汇120与柱塞泵110相连并被配置为向柱塞泵110提供低压流体，例如压裂液或混砂液；高压排出管汇130与柱塞泵110相连，柱塞泵110被配置为对低压流体加压并从高压排出管汇130排出；压力检测装置140被配置为检测低压进液管汇120中的低压流体的压力值；振动检测装置150被配置为检测柱塞泵110的振动烈度；处理装置200与柱塞泵110、压力检测装置140和振动检测装置150分别通信相连，并被配置为根据振动检测装置150检测到的振动烈度和压力检测装置140检测到的压力值对柱塞泵110进行控制。需要说明的是，上述的振动烈度表示振动强烈程度，例如可采用表征振动水平的参数(如位移、速度与加速度)的最大值、平均值或均方根值表示。

在本公开实施例提供的压裂设备中，振动检测装置可检测柱塞泵的振动烈度，从而可对柱塞泵的振动情况进行监控，压力检测装置可检测低压进液管汇中的低压流体的压力值，从而可对低压进液管汇中的低压流体的压力值进行监控；处理装置分别与上述的振动检测装置和压力检测装置通信相连，从而可根据振动检测装置检测到的振动烈度和压力检测装置检测到的压力值对柱塞泵进行控制，例如改变柱塞泵的冲程次数，从而可降低柱塞泵的振动烈度，进而可提高柱塞泵的使用寿命。

在一些示例中，上述的通信相连包括通过有线连接(例如导线、光纤等)的方式进行通信连接，也包括通过无线连接(例如WiFi、移动网络)的方式进行通信连接。

例如，当处理装置与柱塞泵、压力检测装置和振动检测装置分别采用无线方式进行通信相连时，处理装置、柱塞泵、压力检测装置和振动检测装置可分别包括无线通信模块。

在一些示例中，处理装置200被配置为比较振动检测装置150检测到的振动烈度与预设振动烈度的大小，比较压力检测装置140检测到的压力值与预设压力范围的大小，以及在振动烈度大于预设振动烈度，且压力值位于预设压力范围之内时控制柱塞泵110并降低柱塞泵110的冲程次数。由此，当振动检测装置150检测到的振动烈度大于预设振动烈度时，处理装置200可先判断压力检测装置140检测到的压力值是否在预设压力范围之内，如果压力检测装置140检测到压力值在预设压力范围之内，则可通过降低柱塞泵110的冲程次数来降低柱塞泵110的振动。

在一些示例中，如图1和图2所示，柱塞泵110包括底座112、动力端114和液力端116，动力端114和液力端116设置在底座112上，动力端114与液力端116相连。动力端114和液力端116固定在底座112上，从而可降低柱塞泵的振动。

例如，动力端的外壳与液力端的外壳可通过螺栓等连接方式固定连接。当然，本公开实施例包括但不限于此，也可采用其他连接方式实现上述组件的固定连接。

例如，动力端可包括曲轴连杆机构和柱塞，曲轴连杆机构可将旋转运动转换为柱塞的往复运动，柱塞的至少部分可伸入液力端之中，以在液力端之中对低压流体进行加压。需要说明的是，上面简要地对柱塞泵的结构和工作方式进行了示意性的说明，但本公开实施例的柱塞泵包括但不限于上述的结构和工作方式。

在一些示例中，如图1和图2所示，振动检测装置150包括第一振动传感器151、第二振动传感器152和第三振动传感器153；第一振动传感器151位于底座112上并被配置为检测底座112的振动烈度，第二振动传感器152位于动力端114上并被配置为检测动力端114的振动烈度，第三振动传感器153位于液力端116上并被配置为检测液力端116的振动烈度。由此，振动检测装置可在柱塞泵的底座、动力端和液力端分别设置第一振动传感器、第二振动传感器和第三振动传感器来检测柱塞泵不同位置的振动烈度，从而可更好地对柱塞泵的振动情况进行监控，也可利于对振动原因进行诊断。当然，本公开实施例包括但不限于此，振动检测装置还可包括更多的振动传感器。例如，振动检测装置还可包括设置在柱塞泵内部的振动传感器。需要说明的是，当振动检测装置包括多个振动传感器时，振动检测装置检测的振动烈度可为多个振动传感器检测到的振动烈度的最大值或者多个振动传感器检测到的振动烈度的平均值。

在一些示例中，如图1和图2所示，该压裂单元100还包括设备载台410以及弹性减振装置420。柱塞泵110固定在设备载台410上，弹性减振装置420的一端与高压排出管汇130相连，弹性减振装置420的另一端与设备载台410或柱塞泵110相连。由此，通过弹性减振装置可减少高压排出管汇的振动，并且还可避免高压排出管汇的振动而导致的设备损伤。值得注意的是，除了上述的高压排出管汇，压裂单元中其他无减振能力的部件均可采用弹性减振装置进行减振。

例如，当压裂单元100为压裂车时，上述的设备载台410可为车体；当压裂单元100为压裂橇时，上述的设备载台410可为橇。

在一些示例中，上述的弹性减振装置420包括钢丝减振器和橡胶减振垫中的至少之一。例如，图2所示的弹性减振装置420为钢丝减振器。

在一些示例中，如图2所示，高压排出管汇130包括：第一排出管131、第二排出管132以及高压活动弯头133，分别与第一排出管131和第二排出管132相连。由于高压活动弯头具有可以多角度调节的特点，因此设置与第一排出管和第二排出管之间的高压活动弯头可吸收高压排出管汇的振动，减少振动的传递。

在一些示例中，如图2所示，压裂单元100还包括低压沟槽接头430和蓄能减振模块440；低压沟槽接头430位于低压进液管汇120的流体入口；蓄能减振模块440位于低压进液管汇120上。低压沟槽接头具有安装快速、简易经济的优点，并且还可吸收低压进液管汇因为振动而产生的长度位移，从而可起到减振的作用；而蓄能减振模块可借助蓄能器的储能和释放能量工作原理，吸收低压进液管汇中流体产生的波动，同时也能弥补低压进液管汇中流体瞬时上液压力不足的缺点，从而可减少振动。

在一些示例中，如图1所示，压裂单元100还包括原动机160、减速箱170和拉杆组件180；原动机160包括动力输出轴165；减速箱170包括输入齿轮轴175。柱塞泵110包括动力输入轴115，动力输入轴115与减速箱170相连，输入齿轮轴175与动力输出轴165相连，拉杆组件180的一端与柱塞泵110固定连接，拉杆组件180的另一端与减速箱170固定连接。在该压裂设备中，当减速箱仅部分与柱塞泵固定连接而形成悬臂结构时，由于拉杆组件的一端与柱塞泵固定连接，拉杆组件的另一端与减速箱固定连接，可增加柱塞泵和减速箱之间的固定和支撑，从而可减少柱塞泵和减速箱的振动；另一方面，通过上述的拉杆组件将柱塞泵与减速箱固定连接，从而可将柱塞泵的振动和减速箱的振动同步，减少振动不同步而导致的轴损伤等情况。由此，该压裂设备可降低振动烈度，减少柱塞泵和减速箱振动不同步的程度，从而可提高压裂设备的使用寿命。

在一些示例中，当柱塞泵的液力端吸入排出阀故障时，会检测到原动机的功率波动较大；此时，可以通过计算原动机的功率的波动情况，来判断液力端，吸入排出阀的故障。

图3为本公开一实施例提供的另一种压裂设备的布局示意图。如图3所示，拉杆组件180与减速箱170的连接位置位于输入齿轮轴175远离动力输入轴115的一侧。由于减速箱170与动力输入轴115相连的部分相对较为稳定，而减速箱170远离该动力输入轴115的部分处于悬置状态，因此通过拉杆组件180与减速箱170的连接位置设置在输入齿轮轴175远离动力输入轴115的一侧可大大提高减速箱和柱塞泵之间的连接的稳定性，从而有效减少柱塞泵和减速箱的振动。

在一些示例中，如图3所示，拉杆组件180包括第一拉杆181和第二拉杆182；第一拉杆181的第一端181A与柱塞泵110固定连接，第一拉杆181的第二端181B与减速箱170固定连接；第二拉杆182的一端与第一拉杆181的第一端181A或第二端181B固定连接，第二拉杆182的另一端与柱塞泵110或减速箱170固定连接。由此，第一拉杆181和第二拉杆182可构成一个三角形支撑结构，从而可进一步提高减速箱和柱塞泵之间的连接的稳定性，从而有效减少柱塞泵和减速箱的振动。

例如，如图3所示，第一拉杆181的第一端181A与柱塞泵110固定连接，第一拉杆181的第二端181B与减速箱170固定连接；第二拉杆182的一端与第一拉杆181的第二端181B固定连接，第二拉杆182的另一端与柱塞泵110固定连接。当然，本公开实施例包括但限于图3所示的连接方式，第二拉杆的一端也可与第一拉杆的第一端固定连接，此时第二拉杆的另一端的与减速箱相连。

在一些示例中，如图3所示，第一拉杆181的延伸方向与第二拉杆182的延伸方向之间的夹角大于0度，且小于90度。

图4为本公开一实施例提供的另一种压裂设备的局部示意图。如图1和图4所示，该压裂单元100还包括挠性联轴器190或挠性传动轴192，挠性联轴器190或挠性传动轴192的一端与输入齿轮轴175相连，挠性联轴器192或挠性传动轴192的另一端与动力输出轴165相连。由此，通过设置上述的挠性联轴器或挠性传动轴，可允许柱塞泵和原动机之间发生轻微位移或角度偏移，保证柱塞泵的输入动力的平稳度，从而可减少振动。

在一些示例中，如图4所示，该压裂单元100还包括硅油减振器195，硅油减振器195可套设在输入齿轮轴175和动力输出轴165的至少之一上。由此，硅油减振器可实现输入齿轮轴或动力输出轴的转动惯量平衡，从而可减少柱塞泵的振动。

在一些示例中，如图4所示，硅油减振器195套设在齿轮输入轴175上。

图5为本公开一实施例提供的一种压裂设备中低压进液管汇的示意图。如图5所示，低压进液管汇120包括环形进液管汇121、进液接口122、供液管道123和中间连接管道124；环形进液管汇121包括上部进液管道1211、下部进液管道1212、第一连接管道1213和第二连接管道1214；上部进液管道1211和下部进液管道1212相对设置，第一连接管道1213分别与上部进液管道1211的第一端1211A和下部进液管道1212的第一端1212A相连，第二连接管道1214分别与上部进液管道1211的第二端1211B和下部进液管道1212的第二端1212B相连；进液接口122位于上部进液管道121，并被配置为与柱塞泵110相连，以向柱塞泵110提供低压流体，例如压裂液；供液管道123与下部进液管道1212的第一端1212A相连通；中间连接管道124的一端与上部进液管道1211的中部相连通，中间连接管道124的另一端与下部进液管道1212的中部相连通。由此，低压流体从供液管道流向环形进液管汇之后，可在环形进液管汇中形成涡流，一方面可减少固体沉积，并保证每个进液接口位置处的液体充足，另一方面可减少流体产生的波动，从而可减少振动。

在一些示例中，如图5所示，上部进液管道1211的第一端1211A与下部进液管道1212的第一端1212A之间的第一距离D1大于上部进液管道1211的第二端1211B与下部进液管道122的第二端1212B之间的第二距离D2。也就是说，下部进液管道的轴线相对于上部进液管道的轴线倾斜设置，可减少水平输送而带来的固定沉降，从而可进一步减少固体的沉积。

例如，下部进液管道的轴线与上部进液管道的轴线之间的夹角范围为0-45度。

在一些示例中，如图5所示，低压进液管汇120包括放水口1251和检查口1252；放水口1251位于上部进液管道1211上；检查口1252位于下部进液管道1212上。

图6为本公开一实施例提供的另一种压裂设备中低压进液管汇的示意图。如图6所示，低压进液管汇120包括进液主管道126、供液管道127、弯曲上液管道128和至少一个上液管道129；供液管道127与进液主管道126的第一端126A相连通；弯曲上液管道128的一端与进液主管道126的第二端126B相连，弯曲上液管道128的另一端设置有进液接口1282，进液接口1282被配置为与柱塞泵110相连；各上液管道129的一端与进液主管道126相连通，各上液管道129的另一端设置有进液接口1292，进液接口1292被配置为与柱塞泵110相连。

在一些示例中，如图6所示，进液主管道126的第一端126A的管径大于进液主管道126的第二端126B的管径，从进液主管道126的第一端126A到进液主管道126的第二端126B的方向上，至少一个上液管道129和弯曲上液管道128依次排列，并且长度逐渐减小。随着流体从上液管道进入柱塞泵，进液主管道的流量逐渐减小，本示例提供的低压进液管汇中的进液主管道为变径管道，从而可保证各个上液管道和弯曲上液管道与进液主管道的连接位置的流量稳定，减少气穴的产生，进而可抑制振动的产生。

另一方面，由于从进液主管道的第一端到进液主管道的第二端的方向上，至少一个上液管道和弯曲上液管道的长度逐渐减小，由此进液主管道相对于水平方向具有向上倾斜的角度，从而可减少水平输送而导致的沉降。

例如，进液主管道的轴线与水平方向的夹角范围为0-45度。

图7为本公开一实施例提供的另一种压裂设备的示意图。如图7所示，至少一个压裂单元100包括多个压裂单元100，处理装置200与多个压裂单元100中的多个柱塞泵110、多个压力检测装置140和多个振动检测装置150分别通信相连。由此，处理装置可对多个压裂单元进行整体控制，当降低多个柱塞泵中振动较大的柱塞泵的冲程次数时，可通过增加其他柱塞泵的冲程次数来保证整个压裂设备输出的排量的稳定。

图8为本公开一实施例提供的一种压裂设备的减振方法的示意图。如图8所示，该减振方法包括以下步骤S101-S103。

步骤S101：通过压力检测装置获取低压进液管汇中的低压流体的压力值。

步骤S102：通过振动检测装置获取柱塞泵的振动烈度。

步骤S103：比较振动检测装置检测到的振动烈度与预设振动烈度的大小，比较压力检测装置检测到的压力值与预设压力范围的大小。

步骤S104：当振动烈度大于预设振动烈度，且压力值位于预设压力范围之内时控制柱塞泵并降低柱塞泵的冲程次数。

在本公开实施例提供的压裂设备的减振方法中，当振动烈度大于预设振动烈度，且压力值位于预设压力范围之内时控制柱塞泵并降低柱塞泵的冲程次数，该减振方法可有效地降低柱塞泵的振动，进而可提高柱塞泵的使用寿命。同时，由于该减振方法在振动烈度大于预设振动烈度，且压力值位于预设压力范围之内时无需对柱塞泵进行停机维修，从而可保证压裂作业的稳定进行，进而可提高压裂作业的效率并降低成本。

在一些示例中，压裂设备的至少一个压裂单元包括多个压裂单元，处理装置与多个压裂单元中的多个柱塞泵、多个压力检测装置和多个振动检测装置分别通信相连，减振方法还包括：获取多个压裂单元中每个压裂单元的柱塞泵的振动烈度和每个压裂单元的低压进液管汇中的低压流体的压力值；比较每个压裂单元的柱塞泵的振动烈度与预设振动烈度的大小，比较每个压裂单元的低压进液管汇中的低压流体的压力值与预设压力范围的大小；以及降低多个压裂单元中振动烈度大于预设振动烈度，并且压力值位于预设压力范围之内的压裂单元的柱塞泵的冲程次数，并提高多个压裂单元中其他压裂单元的柱塞泵的冲程次数。

在该示例提供的减振方法中，通过降低多个压裂单元中振动烈度大于预设振动烈度，并且压力值位于预设压力范围之内的压裂单元的柱塞泵的冲程次数，并提高多个压裂单元中其他压裂单元的柱塞泵的冲程次数，该减振方法不仅可有效地降低异常的柱塞泵的振动，提高柱塞泵的使用寿命，还可通过增加其他柱塞泵的冲程次数来保证整个压裂设备输出的排量的稳定。由此，该减振方法可对压裂设备中的多个压裂单元进行整体控制，不仅可实现减振和提高柱塞泵的使用寿命，还可保证压裂设备输出的排量的稳定。

在一些示例中，该减振方法还包括：当振动烈度大于预设振动烈度，且压力值小于预设压力范围时，增加低压进液管汇中的低压流体的压力；以及当振动烈度大于预设振动烈度，且压力值大于预设压力范围时，降低低压进液管汇中的低压流体的压力。由此，当振动烈度大于预设振动烈度，且压力值不在预设压力范围时，可通过调节低压进液管汇中的低压流体的压力来减振。

有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)在不冲突的情况下，本公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。