智能變頻控制壓裂泵組的製作方法
2023-04-22 19:30:31
專利名稱：智能變頻控制壓裂泵組的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種智能變頻控制壓裂泵組。
背景技術：
目前，在煤層氣開採過程中需要向壓裂孔中注入各種腐蝕性不強的液體，如清水、砂漿、水溶性混合液體等，用於進行注漿、噴砂、射孔、管線試壓、堵水、壓裂等作業。在向壓裂孔內注入液體時需要使用壓裂泵組進行作業，現有的壓裂泵組如中國專利2010202886029公開的一種「全自動變頻控制煤礦井下壓 裂泵組」，該壓裂泵組包括機架，在機架上安裝有防爆變頻電機及通過傳動機構與防爆變頻電機的動力輸出端傳動連接的柱塞泵，防爆變頻電機和傳動機構構成了驅動柱塞泵動作的電機驅動機構。壓裂泵組還包括變頻控制系統和與柱塞泵的液體輸出口連通的注射液輸出管路，變頻控制系統包括控制電路及由控制電路控制連接的變頻器，注射液輸出管路中設有用於檢測注射液輸出管路中液體流量和壓力並與控制電路的信號輸入端連接的流量傳感器和壓力傳感器，變頻器的信號輸出端與防爆變頻電機控制連接。工作時流量傳感器和壓力傳感器將所測得的反饋信號輸入控制電路中，再由變頻器根據反饋信號對防爆變頻電機的輸出轉速進行無極調節，進而控制注射液輸出管路中的液體流量。現有的壓裂泵組存在的問題在於變頻器一般設置於戶外，操作人員只能通過戶外手動操作實現對變頻器的控制，操作人員的勞動強度較大，而且遇到雨、雪等特殊天氣，對變頻器的操控顯得特別麻煩；同時構成壓裂泵組的各部件均設置在一個機架上，整個機架的重量重且佔用的空間較大，在往井下等工作場地運輸時非常的不便。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種變頻器可方便控制的智能變頻控制壓裂泵組。為了解決上述問題，本實用新型的技術方案為智能變頻控制壓裂泵組，包括柱塞泵及驅動所述柱塞泵動作的變頻電機，所述柱塞泵的液體輸出口上連通有安裝有流量傳感器和輸出液壓力傳感器的注射液輸出管路，所述的壓裂泵組還包括控制所述變頻電機轉速的變頻控制系統，所述的壓裂泵組還包括具有信號輸入、輸出端的PLC控制器,所述PLC控制器的信號輸入端與所述流量傳感器和輸出液壓力傳感器的信號輸出端採樣連接，所述PLC控制器信號輸出端與所述變頻控制系統的輸入端控制連接，所述的壓裂泵組還包括與所述PLC控制器通信連接並根據所述PLC控制器的採樣結果對所述變頻控制系統操控的工控機系統。所述的工控機系統包括設置於現場的現場工控機和通過乙太網與所述PLC控制器相連的遠程工控機。所述的變頻電機通過傳動機構與所述的柱塞泵傳動連接,所述的傳動機構包括通過第一聯軸器與所述變頻電機的動力輸出端傳動連接的減速機，所述減速機的輸出端通過第二聯軸器與所述的柱塞泵的輸入端傳動連接，所述的壓裂泵組還包括分別用於所述變頻電機、減速機和柱塞泵安裝固定的電機座、減速機座和柱塞泵座，所述的電機座與所述的減速機座通過第一螺栓、螺母連接結構可拆連接，所述的減速機座與柱塞泵座通過第二螺栓、螺母連接結構可拆連接。所述的變頻電機上設有分別用於檢測所述變頻電機溫度和轉速的電機溫度傳感器和轉速傳感器，所述電機溫度傳感器和轉速傳感器的信號輸出端與所述PLC控制器的信號輸入端採樣連接。所述的壓裂泵組還包括用於對所述柱塞泵的活塞進行潤滑的潤滑系統，所述的柱塞泵上設有分別用於檢測相應潤滑油的壓力和溫度的潤滑油壓力傳感器和潤滑油溫度傳感器，所述潤滑油壓力傳感器和潤滑油溫度傳感器的信號輸出端與所述PLC控制器的信號輸入端採樣連接。所述的變頻電機為防爆變頻電機。本實用新型的有益效果為由於工控機體積小、重量輕和攜帶方便，可以將工控機 置於環境較於穩定的房間內，流量傳感器和壓力傳感器的反饋情況在工控機上顯示，工控機通過PLC控制器和變頻控制系統控制變頻電機的輸出轉速，以改變液體輸出管路中的液體流量。操作人員只需操作工控機就能實現對液體輸出管路中液體流量的控制，工作勞動強度較低，同時可以不受外部惡劣環境的影響而輕鬆的實現對變頻器的控制。進一步的，通過將電機、減速機和柱塞泵分別安裝在相對獨立的電機座、減速機座和柱塞泵座上，電機、減速機和柱塞泵三部件單獨模塊化設計，在向井下等不同工作場所運輸時，運輸過程安全方便；運輸到工作場地時，再現場組裝，十分方便。
圖I是本實用新型實施例的結構示意圖；圖2是圖I的俯視圖。
具體實施方式
智能變頻控制壓裂泵組的實施例如圖f 2所示包括電機座14、通過第一螺栓、螺母連接結構與電機座14可拆連接的減速機座12和通過第二螺栓、螺母連接結構與減速機座12可拆連接的柱塞泵座11，電機座14上固定安裝有防爆變頻電機10，減速機座12上固定安裝有減速機8，柱塞泵座11上固定安裝有柱塞泵6。防爆變頻電機10的動力輸出端通過第一聯軸器9與減速機8的輸入端傳動連接,減速機8的輸出端通過第二聯軸器7與柱塞泵6傳動連接。柱塞泵6的液體輸出口上連通有注射液輸出管路2，在注射液輸出管路2上設有用於檢測注射液輸出管路2中液體的流量和壓力的流量傳感器20和輸出液壓力傳感器21，壓裂泵組還包括PLC控制器19及與PLC控制器19通信連接的工控機系統，工控機系統包括設置於現場的現場工控機17-1和通過乙太網18與PLC控制器相連的遠程工控機17-2，工控機系統中的各工控機可根據PLC控制器的採樣結果對變頻控制系統16操控。流量傳感器20和輸出液壓力傳感器21的信號輸出端均與PLC控制器19的信號輸入端米樣連接，PLC控制器19的信號輸出端與變頻控制系統16控制連接，變頻控制系統16與防爆變頻電機控制連接。壓裂泵組還包括用於對柱塞泵6的活塞進行潤滑的潤滑系統13，柱塞泵6上設有分別用於檢測相應潤滑油的壓力和溫度的潤滑油壓力傳感器22和潤滑油溫度傳感器，柱塞泵6上還設有壓力超值報警保護裝置23，潤滑油壓力傳感器22、潤滑油溫度傳感器和壓力超值報警保護裝置23的信號輸出端與PLC控制器的信號輸入端採樣連接。防爆變頻電機10上設有分別用於檢測防爆變頻電機10溫度和轉速的電機溫度傳感器25和轉速傳感器24,電機溫度傳感器25和轉速傳感器24的信號輸出端與PLC控制器19的信號輸入端採樣連接。圖中A、B、C、D、E、F和G分別表示用於輸出液壓力傳感器21、流量傳感器20、潤滑油壓力傳感器22、潤滑油溫度傳感器、壓力超值報警保護裝置23、轉速傳感器24和電機溫度傳感器25的信號接入端，H表示與變頻控制系統16相連的接出端；圖中件5表不柱塞泵6的液體輸出口 ；件4表不洩壓閥；件I表不壓力表；件26表不用於對潤滑系統13進行冷卻的冷卻水箱。使用時，將工控機17和變頻控制系統置於況井上，將防爆變頻電機10、減速機8和柱塞泵6置於井下，流量傳感器3和壓力傳感器I的反饋信號在工控機系統的現場工控機17-1和遠程工控機17-2上顯示，人工操作對應工控機，工控機經PLC控制器19控制變頻器系統16,變頻器控制器系統16根據輸入的實時工況信號向防爆電機10輸出控制信號,改變 防爆變頻電機10轉速，使得防爆變頻電機10的輸出轉速滿足工況要求，如果不滿足，通過流量傳感器3和壓力傳感器I新採集到的反饋信號，重新調整防爆變頻電機10的轉速，直至防爆變頻電機10滿足工況實際要求。本實施例常用於井下煤層氣開採中壓裂施工，煤礦井下煤層注水。現場工控機17-1進行現場操控，遠程工控機17-2進行遠程操控，當然在本實用新型的其它實施例中，當防爆變頻電機為普通變頻電機時，本智能變頻控制壓裂泵組也可以用於工業中高壓清洗領域，其自動變頻控制系統安全可靠，且可以實現高壓清洗時所需清洗液流量壓力的無極調節；現場工控機和遠程工控機還可以只有一個；當然電機座、減速機座和柱塞泵座還可以一體設置。
權利要求1.智能變頻控制壓裂泵組，包括柱塞泵及驅動所述柱塞泵動作的變頻電機，所述柱塞泵的液體輸出口上連通有安裝有流量傳感器和輸出液壓力傳感器的注射液輸出管路，所述的壓裂泵組還包括控制所述變頻電機轉速的變頻控制系統，其特徵在於所述的壓裂泵組還包括具有信號輸入、輸出端的PLC控制器，所述PLC控制器的信號輸入端與所述流量傳感器和輸出液壓力傳感器的信號輸出端採樣連接，所述PLC控制器信號輸出端與所述變頻控制系統的輸入端控制連接，所述的壓裂泵組還包括與所述PLC控制器通信連接並根據所述PLC控制器的採樣結果對所述變頻控制系統操控的工控機系統。
2.根據權利要求I所述的壓裂泵組，其特徵在於所述的工控機系統包括設置於現場的現場工控機和通過乙太網與所述PLC控制器相連的遠程工控機。
3.根據權利要求I所述的壓裂泵組，其特徵在於所述的變頻電機通過傳動機構與所述的柱塞泵傳動連接，所述的傳動機構包括通過第一聯軸器與所述變頻電機的動力輸出端傳動連接的減速機，所述減速機的輸出端通過第二聯軸器與所述的柱塞泵的輸入端傳動連接，所述的壓裂泵組還包括分別用於所述變頻電機、減速機和柱塞泵安裝固定的電機座、減速機座和柱塞泵座，所述的電機座與所述的減速機座通過第一螺栓、螺母連接結構可拆連接，所述的減速機座與柱塞泵座通過第二螺栓、螺母連接結構可拆連接。
4.根據權利要求I所述的壓裂泵組，其特徵在於所述的變頻電機上設有分別用於檢測所述變頻電機溫度和轉速的電機溫度傳感器和轉速傳感器，所述電機溫度傳感器和轉速傳感器的信號輸出端與所述PLC控制器的信號輸入端採樣連接。
5.根據權利要求I所述的壓裂泵組，其特徵在於所述的壓裂泵組還包括用於對所述柱塞泵的活塞進行潤滑的潤滑系統，所述的柱塞泵上設有分別用於檢測相應潤滑油的壓力和溫度的潤滑油壓力傳感器和潤滑油溫度傳感器，所述潤滑油壓力傳感器和潤滑油溫度傳感器的信號輸出端與所述PLC控制器的信號輸入端採樣連接。
6.根據權利要求I飛任意一項所述的壓裂泵組，其特徵在於所述的變頻電機為防爆變頻電機。
專利摘要本實用新型涉及智能變頻控制壓裂泵組，包括柱塞泵及驅動柱塞泵動作的變頻電機，柱塞泵的液體輸出口上連通有安裝有流量傳感器和輸出液壓力傳感器的注射液輸出管路，壓裂泵組還包括控制變頻電機轉速的變頻控制系統，壓裂泵組還包括具有信號輸入、輸出端的PLC控制器，PLC控制器的信號輸入端與流量傳感器和輸出液壓力傳感器的信號輸出端採樣連接，PLC控制器信號輸出端與變頻控制系統的輸入端控制連接，壓裂泵組還包括與PLC控制器通信連接並根據PLC控制器的採樣結果對變頻控制系統操控的工控機系統。本實用新型通過可近程和遠程操控的工控機系統，實現了變頻控制系統的方便控制。
文檔編號F04B49/06GK202545207SQ201220137128
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者馮立傑, 張世斌, 張立坡, 王東, 王光明, 翟連礦, 趙健, 趙振渠 申請人:河南易安能源科技有限公司