2500型壓裂泵車電氣控制系統(tǒng)最新設(shè)計(jì)

黎宗琪，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型壓裂泵車電氣控制系統(tǒng)最新設(shè)計(jì)

黎宗琪，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)

最新設(shè)計(jì)的2500型壓裂泵車電氣控制系統(tǒng)主要有本地自動(dòng)控制箱、儀表箱、便攜式遠(yuǎn)程控制器。而其中本地自動(dòng)控制箱是電氣控制系統(tǒng)的心臟所在之處，它能實(shí)現(xiàn)壓裂車的啟動(dòng)、調(diào)速、換檔、停機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)/傳動(dòng)箱/壓裂泵等系統(tǒng)的故障報(bào)警、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、大泵排量、實(shí)際施工壓力、壓力預(yù)制、超壓保護(hù)等基本控制功能。該自動(dòng)控制系統(tǒng)使得2500型壓裂泵車更符合油田壓裂現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)要求。

壓裂泵；壓裂車；電氣控制系統(tǒng)；自動(dòng)控制箱

最新設(shè)計(jì)的2500型壓裂泵車電氣控制系統(tǒng)(圖1)與以前的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)[1]有所不同，本地自動(dòng)控制箱、儀表箱、便攜式遠(yuǎn)程控制器以及各傳感器、插接件等組成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求更高。該系統(tǒng)具備的泵車車臺(tái)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、遠(yuǎn)程啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、車臺(tái)遠(yuǎn)控啟動(dòng)互鎖、快捷停(一鍵怠速，空檔，剎車)、車臺(tái)遠(yuǎn)控雙停機(jī)、定壓力自動(dòng)作業(yè)、定排量自動(dòng)作業(yè)等實(shí)用功能更加符合油田壓裂現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。

圖1　2500型壓裂泵車電氣系統(tǒng)組成

1　本地自動(dòng)控制箱

1.1功能

本地自動(dòng)控制箱設(shè)置于主駕駛室一側(cè)，可對(duì)單臺(tái)或多臺(tái)壓裂泵車實(shí)施操作控制。它能實(shí)現(xiàn)壓裂車的啟動(dòng)、調(diào)速、換檔、停機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)/傳動(dòng)箱/壓裂泵等系統(tǒng)的故障報(bào)警、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、大泵排量、實(shí)際施工壓力、壓力預(yù)制、超壓保護(hù)等基本控制功能，還能對(duì)整機(jī)組進(jìn)行定壓力自動(dòng)作業(yè)操作和定排量自動(dòng)作業(yè)操作。該控制箱具有防震和防潮功能。

1.2結(jié)構(gòu)

本地自動(dòng)控制箱容納了電氣控制核心元件，是電氣控制系統(tǒng)的“心臟”所在之處，各種信號(hào)的輸入/輸出與控制命令的完成都依托于它。箱內(nèi)安裝有各種連接端子以及繼電器、放大器、開關(guān)電源、啟動(dòng)繼電器、PLC、交換機(jī)、信號(hào)處理以及信號(hào)轉(zhuǎn)換的設(shè)備等。箱體左側(cè)設(shè)有：3芯插座1個(gè)，供外接采集器電源；5芯通訊插座4個(gè)，從上到下依次是采集器通訊、遠(yuǎn)程控制通訊、通訊 1&2；70芯插座1個(gè)、40芯插座2個(gè)，用于引電源、外部傳感器信號(hào)、電磁閥信號(hào)入控制箱。

本地自動(dòng)控制箱采用不銹鋼材料；使用底部鋼絲繩減震器，以確保箱內(nèi)的電氣元件不受振動(dòng)而損壞；設(shè)有密閉防水防塵裝置，防護(hù)等級(jí)可以達(dá)到54級(jí)別；箱蓋上貼有接頭插接指示以及大泵運(yùn)行參數(shù)表格，箱內(nèi)接線均有清晰的標(biāo)記，以便檢修。臺(tái)上還裝有機(jī)械儀表箱，內(nèi)置發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)箱、大泵油壓表各1塊，發(fā)動(dòng)機(jī)直感式水溫、傳動(dòng)箱直感式油溫表各1塊，啟動(dòng)油壓表1塊，盤根潤(rùn)滑氣壓表1塊，盤根潤(rùn)滑氣壓調(diào)節(jié)閥1個(gè)，風(fēng)扇主油壓表、風(fēng)扇補(bǔ)油壓表各1塊。

1.3面板設(shè)置

2)保險(xiǎn)及保險(xiǎn)座：面板安裝保險(xiǎn)座，內(nèi)裝有不同規(guī)格的的保險(xiǎn)管，保證在電路過(guò)流時(shí)熔斷保護(hù)其他電器元件的安全。

3)扭擲開關(guān)：開關(guān)從左到右、從上到下依次為主電源、控制箱電源、照明、加熱爐、啟動(dòng)馬達(dá)、電器加熱控制開關(guān)。

4)工作指示燈：加熱設(shè)備工作指示信號(hào)，從上到下依次是加熱爐、加熱器工作指示。

5)急停開關(guān)：用于在工作過(guò)程中，緊急情況下的停車，一般情況下不建議使用。

6)鑰匙開關(guān)：用于發(fā)動(dòng)機(jī)啟停。

7)發(fā)動(dòng)機(jī)綜合表：顯示發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)。

8)傳動(dòng)箱綜合表：顯示傳動(dòng)箱的技術(shù)參數(shù)。

甲狀腺功能亢進(jìn)是內(nèi)分泌科常見的疾病，是由于甲狀腺激素合成異常，致使患者內(nèi)分泌紊亂、代謝亢進(jìn)等。臨床表現(xiàn)為心悸、視力下降、體重降低等，如不能及時(shí)控制，則會(huì)危及患者神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、腎臟等。對(duì)患者生命及正常生活造成不利影響[1] 。故早診斷、早治療，對(duì)甲狀腺功能亢進(jìn)患者尤為重要。本文以我院收治的甲狀腺功能亢進(jìn)患者為例，探討尿常規(guī)檢驗(yàn)對(duì)其的診斷價(jià)值?，F(xiàn)詳細(xì)報(bào)告如下。

9)電壓表：用于顯示底盤電瓶電壓。

10)氣壓表：用于顯示儲(chǔ)氣罐壓力值。

11)計(jì)算機(jī)顯示器：自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作屏幕顯示器，各類數(shù)據(jù)信息均可以直觀顯示并綜合分析。

1.4柜內(nèi)設(shè)置

1)接線端子：主要用于電路中節(jié)點(diǎn)分流，包括普通的接線端子、二極管端子、接線端子等。

2)啟動(dòng)繼電器：在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)提供一個(gè)信號(hào)使發(fā)動(dòng)機(jī)得電啟動(dòng)。

3)傳動(dòng)箱繼電器：為傳動(dòng)箱的控制提供邏輯信號(hào)。

4)計(jì)算機(jī)：整個(gè)自動(dòng)控制的核心部件，用計(jì)算機(jī)箱體裝載各類模塊，將采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯分析并根據(jù)條件發(fā)出各種指令。

5)網(wǎng)關(guān)：1939 讀數(shù)據(jù)，進(jìn)行以太網(wǎng)通訊。

6)交換機(jī)：用于組建臺(tái)上自動(dòng)控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)以及泵車間聯(lián)網(wǎng)。

7)放大驅(qū)動(dòng)板：可調(diào)節(jié)輸出。

8)開關(guān)電源：分別為電路提供12V和5V的穩(wěn)壓直流電壓。

2　臺(tái)上儀表箱

臺(tái)上儀表箱設(shè)置于主駕駛室一側(cè)且緊挨臺(tái)上自動(dòng)控制箱，內(nèi)置發(fā)動(dòng)機(jī)油壓表、傳動(dòng)箱油壓表、大泵油壓表各1塊，發(fā)動(dòng)機(jī)直感式水溫表、傳動(dòng)箱直感式油溫表各1塊，啟動(dòng)油壓表1塊，盤根潤(rùn)滑氣壓表1塊，盤根潤(rùn)滑氣壓調(diào)節(jié)閥1個(gè)，風(fēng)扇主油壓表、風(fēng)扇補(bǔ)油壓表各1塊。以便于巡視泵工即時(shí)直觀的了解發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)箱、大泵等各部位的工作狀態(tài)，盡早對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題做出有效反應(yīng)。

3　便攜式遠(yuǎn)程控制器

在現(xiàn)場(chǎng)壓裂作業(yè)時(shí)，便攜式遠(yuǎn)程控制器可用于遠(yuǎn)距離控制單臺(tái)壓裂泵車或者多臺(tái)泵機(jī)組。考慮到現(xiàn)場(chǎng)壓裂作業(yè)時(shí)排出口壓力較高，直接采集與控制的危險(xiǎn)性較大，使用便攜式遠(yuǎn)程控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程采集與控制既方便又安全。該控制箱不僅可以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)壓裂泵車的停機(jī)、油門調(diào)節(jié)、換檔、故障檢測(cè)、一鍵怠速等控制功能，還可以采集到泵車內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)箱、大泵的故障報(bào)警、超壓報(bào)警、傳動(dòng)箱鎖定等各部件狀態(tài)，以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、大泵瞬時(shí)排量與累積排量、大泵排出壓力值，并通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)設(shè)置也可以實(shí)現(xiàn)超壓報(bào)警、超壓回怠空檔剎車等功能。

便攜式遠(yuǎn)程控制器采用具有防振、防潮功能的軍用手持平板電腦，體積小，方便攜帶，操作界面與臺(tái)上控制箱電腦顯示相同，并保持各個(gè)數(shù)據(jù)同步顯示，與臺(tái)上遠(yuǎn)控箱體內(nèi)的計(jì)算機(jī)通過(guò)RJ45以太網(wǎng)線保持同步工作，有效的保證了使用者在壓裂車高壓工作環(huán)境的人身安全。

便攜式遠(yuǎn)程控制器配套使用部件有：①50m信號(hào)連接電纜，用于連接配套壓裂設(shè)備和工業(yè)平板電腦，用于設(shè)備的控制信號(hào)傳輸。②1.5m的RJ45接頭轉(zhuǎn)6芯航空接頭，用于連接平板電腦和50m現(xiàn)場(chǎng)連接電纜。③100V～240V AC 交流電源適配器，用于工業(yè)平板電腦的電池充電和供電。

4　傳感器

1)溫度/壓力一體變送器：用于發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)箱、大泵采集溫度/壓力數(shù)據(jù)，將信號(hào)輸給計(jì)算機(jī)模塊進(jìn)行邏輯分析。

2)壓力傳感器：在系統(tǒng)中的氣罐上設(shè)置有規(guī)格為 200PSI的傳感器，以采集實(shí)時(shí)氣壓數(shù)據(jù)。

5　結(jié)語(yǔ)

2500型壓裂泵車主要用于油氣田深井、中深井的各種壓裂作業(yè)。它可以單機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)，也可以多臺(tái)設(shè)備組成機(jī)組與其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)作業(yè)。每臺(tái)設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)線進(jìn)行連接，設(shè)備之間相互串聯(lián)形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，各臺(tái)設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)箱、壓裂泵等信號(hào)和數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向傳遞，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。聯(lián)機(jī)作業(yè)過(guò)程中可以對(duì)單車和多車進(jìn)行編組，通過(guò)事先對(duì)作業(yè)流程進(jìn)行編組并設(shè)置各階段流程，實(shí)現(xiàn)各組設(shè)備自動(dòng)排量和自動(dòng)壓力控制流程。施工作業(yè)參數(shù)可以通過(guò)儀表車進(jìn)行采集和打印，也可以通過(guò)任何一臺(tái)控制箱上的采集數(shù)據(jù)口，使用筆記本采集施工作業(yè)參數(shù)。這就是2500型壓裂泵車電氣控制系統(tǒng)的最新設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

[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

2016-07-21

黎宗琪(1967-)，男，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事井下作業(yè)生產(chǎn)與管理工作，Paulli8008@126.com。

TE934.2

A

1673-1409(2016)26-0072-02

[引著格式]黎宗琪，張杰.2500型壓裂泵車電氣控制系統(tǒng)最新設(shè)計(jì)[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版),2016,13(26):72～74.