2500型壓裂泵車自動(dòng)控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

張杰

(中石油川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司，四川 成都 610051)

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2500型壓裂泵車自動(dòng)控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

張杰

(中石油川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司，四川 成都 610051)

2500型壓裂泵車自動(dòng)控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)有單泵單獨(dú)控制、機(jī)組泵車編組控制、機(jī)組泵車自動(dòng)定排量定壓力控制、機(jī)組總急停控制、機(jī)組總快捷停控制等。為此，設(shè)置有關(guān)功能按鍵來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)控制，設(shè)置軟件界面(包括信息屏面、主運(yùn)行屏面、單泵主運(yùn)行屏面、單泵校準(zhǔn)屏面1、單泵校準(zhǔn)屏面2)來直觀地顯示各項(xiàng)控制的運(yùn)行狀態(tài)。

壓裂泵；壓裂車；自動(dòng)控制系統(tǒng)；單泵控制；定排量控制；定壓力控制；按鍵功能；軟件界面

1　控制功能設(shè)置

最新設(shè)計(jì)的2500型壓裂泵車自動(dòng)控制系統(tǒng)(圖1)與以前的自動(dòng)控制系統(tǒng)[1]有所不同，單泵單獨(dú)控制、機(jī)組泵車編組控制、機(jī)組泵車自動(dòng)定排量定壓力控制、機(jī)組總急停控制、機(jī)組總快捷停控制等功能設(shè)置設(shè)計(jì)要求更高。

1)單泵單獨(dú)控制包括發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)停止、發(fā)動(dòng)機(jī)急停、快捷停(一鍵怠速、空檔、車)、檔位設(shè)定、油門升降、超壓復(fù)位、試壓測試。

2)機(jī)組編組控制將某些泵車設(shè)置為一組，選定該組后同時(shí)控制其檔位和油門。編組后的控制包括檔位控制、油門控制、快捷停控制。

3)定排量定壓力控制將某些泵車設(shè)置為自動(dòng)模式，然后設(shè)定一個(gè)排量值，設(shè)定一個(gè)壓力值。根據(jù)設(shè)定的壓力值，劃分為3個(gè)區(qū)間：①當(dāng)壓力低于設(shè)定壓力的小區(qū)間時(shí)，設(shè)置為自動(dòng)模式的泵車將根據(jù)設(shè)定的排量值自動(dòng)調(diào)節(jié)檔位和油門，讓機(jī)組內(nèi)所有大泵實(shí)際瞬時(shí)排量之和達(dá)到設(shè)定的排量，作業(yè)過程中參與工作的泵車出現(xiàn)故障后，設(shè)置為自動(dòng)的泵車能自動(dòng)提高排量，維持機(jī)組內(nèi)所有泵車的瞬時(shí)排量之和為設(shè)定排量。②當(dāng)壓力介于設(shè)定壓力的小區(qū)間和大區(qū)間之間時(shí)，當(dāng)設(shè)定排量值大于所有大泵實(shí)際累計(jì)排量時(shí)，設(shè)置為自動(dòng)模式的泵車將會維持當(dāng)前的檔位和油門控制，而不會提高設(shè)置為自動(dòng)模式的泵車檔位；但當(dāng)將設(shè)定排量改變使之比大泵累計(jì)排量小時(shí)，將會自動(dòng)調(diào)節(jié)檔位和油門使之維持在設(shè)定排量值。③當(dāng)壓力大于設(shè)定壓力大區(qū)間時(shí)，按照從10#到1#泵車的順序，泵車將會自動(dòng)降低檔位，先是10#泵車檔位逐次下降，在10#泵車檔位降至空檔后，9#泵車檔位將會逐次下降；如果實(shí)際大泵壓力始終高于設(shè)定壓力值高區(qū)間，將會逐次降低每臺設(shè)置為自動(dòng)模式泵車的檔位，直至所有設(shè)置為自動(dòng)模式的泵車其檔位均降為空檔。

4)機(jī)組總急停控制按“急停”鍵并確認(rèn)后，將對網(wǎng)絡(luò)上所有泵車進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)急停控制。

5)機(jī)組總快捷停控制按“快捷停”鍵并確認(rèn)后，將對網(wǎng)絡(luò)上所有泵車進(jìn)行快捷停控制(空檔，怠速，剎車同時(shí)完成)。再次按鍵并確認(rèn)后，將取消快捷停保持狀態(tài)。只有快捷停狀態(tài)取消后，才可能對泵車進(jìn)行檔位和油門控制。

2　按鍵功能設(shè)置

1)急停分單臺泵車的發(fā)動(dòng)機(jī)急停操作和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上所有泵車發(fā)動(dòng)機(jī)急停操作。在運(yùn)行屏面上按急停鍵，隨后按確認(rèn)鍵后，即對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上所有泵車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行急停操作；若在運(yùn)行屏面上不小心按了急停鍵，再次按急停鍵即可取消操作。在選中單臺泵車進(jìn)行操作后，單獨(dú)按該鍵，即可對選中的泵車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行單臺急停操作。

2)熄火只有在選中泵車進(jìn)行操作后，按該鍵才能生效，即對選中的泵車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行單臺熄火操作。

3)大泵效率在運(yùn)行屏面上，按該鍵即可輸入大泵效率。輸入大泵效率后，顯示的實(shí)際排量=傳感器測得的實(shí)際排量×大泵效率。相應(yīng)的各個(gè)檔位最大排量=理論最大排量×大泵效率。

4)校零/信息可實(shí)現(xiàn)屏面切換到信息屏面的操作或大泵壓力傳感器校零的操作。在運(yùn)行屏面按該鍵即進(jìn)入信息屏面。在進(jìn)入到單臺泵車的校準(zhǔn)屏面1后，按該鍵即對選中的泵車的大泵壓力傳感器進(jìn)行校零操作。

5)校滿/運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)屏面切換操作或大泵壓力傳感器校滿操作。在信息屏面上按該鍵即進(jìn)入到中文運(yùn)行屏面，在中文運(yùn)行屏面上按該鍵即進(jìn)入英文運(yùn)行屏面；在英文運(yùn)行屏面上按該鍵進(jìn)入中文運(yùn)行屏面。在進(jìn)入到單臺泵車校準(zhǔn)屏面1后，按該鍵即對選中泵車的大泵壓力傳感器進(jìn)行校滿操作。

6)試壓/儀表可實(shí)現(xiàn)屏面切換或試壓操作。在選中單臺泵車后，按該鍵，即對選中的單臺泵車進(jìn)行試壓操作；在運(yùn)行界面按該鍵，即對儀表車內(nèi)手動(dòng)控制油門進(jìn)行設(shè)置。

7)模式選擇在運(yùn)行屏面上按該鍵，輸入的模式功能對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上所有泵車生效；但在自動(dòng)作業(yè)已經(jīng)運(yùn)行開始后，輸入的手動(dòng)模式只對設(shè)置為手動(dòng)模式的泵車生效；在選中單臺泵車后，按該鍵輸入的模式功能只對單臺泵車生效。

8)復(fù)位選中某臺泵車后，按該鍵，即對該臺泵車進(jìn)行超壓復(fù)位操作。

9)開始/啟動(dòng)自動(dòng)作業(yè)(定排量定壓力)開始按鍵或單臺車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。在運(yùn)行屏面上按該鍵，對應(yīng)的功能為自動(dòng)作業(yè)開始；在選中某臺泵車后按該鍵，對應(yīng)的功能為選中泵車的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)功能。

10)設(shè)/選壓力設(shè)定整個(gè)機(jī)組超壓保護(hù)值功能。在運(yùn)行屏面上按該鍵，對應(yīng)功能為設(shè)定整個(gè)機(jī)組的超壓保護(hù)值。

11)快捷停指發(fā)動(dòng)機(jī)回怠速，傳動(dòng)箱空檔，剎車狀態(tài)。分整個(gè)機(jī)組的快捷停功能或單泵車的快捷停功能或組的快捷停功能。在運(yùn)行屏面上按該鍵，選擇確認(rèn)后，即對整個(gè)機(jī)組所有泵車進(jìn)行快捷停操作；若在運(yùn)行屏面上不小心按到該鍵，再次按快捷停，可取消該操作。選擇單泵車操作后，按該鍵，即執(zhí)行單臺泵車快捷停操作。選擇某組操作后，按該鍵，即執(zhí)行整個(gè)組內(nèi)泵車快捷停操作。另外，快捷停操作為保持的按鍵，在按鍵泵車執(zhí)行快捷停功能后，可看到相應(yīng)泵車顯示檔位值變?yōu)椤癇”，并閃爍，在該狀態(tài)下，泵車不能執(zhí)行換檔或油門升降操作。再次按鍵，可取消快捷停狀態(tài)。另外單泵車的快捷停，組快捷停和整個(gè)機(jī)組的快捷停相互切換，如按鍵總快捷停后，網(wǎng)絡(luò)上所有泵車快捷停；若該時(shí)再按總機(jī)組快捷停并確認(rèn)后，所有泵車取消快捷停狀態(tài)。但也可選擇其中某臺泵車，將其單獨(dú)取消快捷停，也可選擇某組，將該組內(nèi)泵車取消快捷停狀態(tài)。

12)檔位設(shè)定分組的檔位設(shè)定或單泵車檔位設(shè)定。選中單臺泵車后，按該鍵即可對單臺泵車進(jìn)行檔位控制；選中某組進(jìn)行操作后，按該鍵即可對該組內(nèi)泵車進(jìn)行檔位設(shè)定。在泵車設(shè)為自動(dòng)定排量定壓力后，不能執(zhí)行該操作。

13)油門升分組油門升或單泵油門升功能。選中單臺泵車，按該鍵即對單臺泵車進(jìn)行油門升控制；選中某組按該鍵，即可對該組內(nèi)泵車進(jìn)行油門升控制。在泵車設(shè)為自動(dòng)定排量定壓力后，不能執(zhí)行該操作。

14)油門降分組油門降或單泵油門降功能。選中單臺泵車，按該鍵即對單臺泵車進(jìn)行油門降控制；選中某組按該鍵，即可對該組內(nèi)泵車進(jìn)行油門降控制。在泵車設(shè)為自動(dòng)定排量定壓力后，不能執(zhí)行該操作。

15)確認(rèn)指退出屏面的操作或某些按鍵功能確認(rèn)操作。

16)1#操作在運(yùn)行屏面，按該鍵即表示選中第1臺泵車進(jìn)行操作，再次按該鍵到選中泵車的校準(zhǔn)屏面1，再次按鍵即到選中泵車的校準(zhǔn)屏面2。

17)2#～10#操作與1#操作類似。

18)1#運(yùn)行在運(yùn)行屏面上按該鍵即切換到1#泵車的單泵運(yùn)行屏面。在1#泵車的單泵運(yùn)行屏面上按該鍵再次切換到運(yùn)行屏面。

19)2#～10#運(yùn)行與1#運(yùn)行類似。

3　界面功能設(shè)置

3.1信息屏面

信息屏面是系統(tǒng)的初始頁面，計(jì)算機(jī)通電后即進(jìn)入該屏面。信息屏面顯示軟件名稱、軟件零件號與版本號及整個(gè)機(jī)組的網(wǎng)絡(luò)連接情況，在該屏面上按“校滿/運(yùn)行”鍵進(jìn)入中文主屏面；在信息屏面上按“急停”鍵出現(xiàn)“確定要退出應(yīng)用程序”的提示屏面，重按“急停”鍵取消后退出返回到信息屏面；按“確認(rèn)”鍵退出應(yīng)用程序進(jìn)入到人機(jī)界面的系統(tǒng)屏面。網(wǎng)絡(luò)建立也在該屏面，具體操作為：選擇當(dāng)前通訊線已連接好，且通電的車，將光標(biāo)移到該車牌號或?qū)?yīng)提示按鈕處并輸入數(shù)據(jù)1，按“確認(rèn)”鍵即可。

3.2主運(yùn)行屏面

該屏面顯示各重要作業(yè)參數(shù)值、設(shè)定值以及各種警告或信息提示，并顯示井口數(shù)據(jù)的曲線。在信息屏面按“校滿/運(yùn)行”鍵進(jìn)入中文主運(yùn)行屏面；在中文主運(yùn)行屏面按“校滿/運(yùn)行”鍵進(jìn)入英文主運(yùn)行屏面；在英文主運(yùn)行屏面按“校滿/運(yùn)行”鍵進(jìn)入中文主運(yùn)行屏面。在中文屏面上的操作均為中文公制，在英文屏面上的操作均為英文英制。

3.3單泵主運(yùn)行屏面

共包括10個(gè)泵車的單泵運(yùn)行屏面。該屏面顯示當(dāng)前泵的詳細(xì)參數(shù)值和警告提示，并顯示當(dāng)前大泵排量和大泵壓力的曲線。在主運(yùn)行屏面上，按鍵#泵運(yùn)行即可進(jìn)入該單泵運(yùn)行屏面；在單泵運(yùn)行屏面上，再次按鍵#泵運(yùn)行屏面即可再次回到主運(yùn)行屏面，或按鍵“確認(rèn)”也可回到主運(yùn)行屏面。從英文主運(yùn)行屏面按對應(yīng)鍵到英文的單泵主運(yùn)行屏面，在中文主運(yùn)行屏面上按對應(yīng)的鍵到中文的單泵主運(yùn)行屏面。

3.4單泵校準(zhǔn)屏面1

包括共10個(gè)泵車的單泵校準(zhǔn)屏面1。該屏面包括試壓時(shí)間設(shè)置、大泵壓力校準(zhǔn)、大泵排量校準(zhǔn)、發(fā)動(dòng)機(jī)和大泵的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置以及油門控制的設(shè)置。從英文主運(yùn)行屏面按對應(yīng)鍵到英文的單泵校準(zhǔn)屏面1；在中文主運(yùn)行屏面上按對應(yīng)的鍵到中文的單泵校準(zhǔn)屏面1。

3.5單泵校準(zhǔn)屏面2

包括共10個(gè)泵車的單泵校準(zhǔn)屏面2。該屏面包括傳動(dòng)箱油溫校準(zhǔn)、傳動(dòng)箱油壓校準(zhǔn)、大泵油溫校準(zhǔn)、大泵油壓校準(zhǔn)、傳動(dòng)箱高油溫報(bào)警值設(shè)定與低油壓報(bào)警值設(shè)定、大泵高油溫報(bào)警值設(shè)定與低油壓報(bào)警值設(shè)定、發(fā)動(dòng)機(jī)高油溫報(bào)警值設(shè)定與低油壓報(bào)警值設(shè)定、泵車牌號和大泵柱塞尺寸設(shè)定。從英文主運(yùn)行屏面按對應(yīng)鍵到英文的單泵校準(zhǔn)屏面2，在中文主運(yùn)行屏面上按對應(yīng)的鍵到中文的單泵校準(zhǔn)屏面2。

[1]池源，范毅，張世安.新型壓裂車電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào))，2012，34(5X)：343～344.

[編輯]帥群

2016-07-02

張杰(1972-)，男，工程師，現(xiàn)從事井下作業(yè)裝備管理工作,13880176777@126.com。

TE934.2

A

1673-1409(2016)29-0070-03

[引著格式]張杰.2500型壓裂泵車自動(dòng)控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2016,13(29):70～72.