2500型壓裂泵車電氣控制系統(tǒng)最新設計

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)最新設計

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)

最新設計的2500型壓裂泵車電氣控制系統(tǒng)主要有本地自動控制箱、儀表箱、便攜式遠程控制器。而其中本地自動控制箱是電氣控制系統(tǒng)的心臟所在之處，它能實現(xiàn)壓裂車的啟動、調(diào)速、換檔、停機、發(fā)動機/傳動箱/壓裂泵等系統(tǒng)的故障報警、發(fā)動機轉速、大泵排量、實際施工壓力、壓力預制、超壓保護等基本控制功能。該自動控制系統(tǒng)使得2500型壓裂泵車更符合油田壓裂現(xiàn)場的作業(yè)要求。

壓裂泵；壓裂車；電氣控制系統(tǒng)；自動控制箱

最新設計的2500型壓裂泵車電氣控制系統(tǒng)(圖1)與以前的電氣自動控制系統(tǒng)[1]有所不同，本地自動控制箱、儀表箱、便攜式遠程控制器以及各傳感器、插接件等組成結構設計要求更高。該系統(tǒng)具備的泵車車臺啟動發(fā)動機、遠程啟動發(fā)動機、車臺遠控啟動互鎖、快捷停(一鍵怠速，空檔，剎車)、車臺遠控雙停機、定壓力自動作業(yè)、定排量自動作業(yè)等實用功能更加符合油田壓裂現(xiàn)場實際。

圖1　2500型壓裂泵車電氣系統(tǒng)組成

1　本地自動控制箱

1.1功能

本地自動控制箱設置于主駕駛室一側，可對單臺或多臺壓裂泵車實施操作控制。它能實現(xiàn)壓裂車的啟動、調(diào)速、換檔、停機、發(fā)動機/傳動箱/壓裂泵等系統(tǒng)的故障報警、發(fā)動機轉速、大泵排量、實際施工壓力、壓力預制、超壓保護等基本控制功能，還能對整機組進行定壓力自動作業(yè)操作和定排量自動作業(yè)操作。該控制箱具有防震和防潮功能。

1.2結構

本地自動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、開關電源、啟動繼電器、PLC、交換機、信號處理以及信號轉換的設備等。箱體左側設有：3芯插座1個，供外接采集器電源；5芯通訊插座4個，從上到下依次是采集器通訊、遠程控制通訊、通訊 1&2；70芯插座1個、40芯插座2個，用于引電源、外部傳感器信號、電磁閥信號入控制箱。

本地自動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而損壞；設有密閉防水防塵裝置，防護等級可以達到54級別；箱蓋上貼有接頭插接指示以及大泵運行參數(shù)表格，箱內(nèi)接線均有清晰的標記，以便檢修。臺上還裝有機械儀表箱，內(nèi)置發(fā)動機、傳動箱、大泵油壓表各1塊，發(fā)動機直感式水溫、傳動箱直感式油溫表各1塊，啟動油壓表1塊，盤根潤滑氣壓表1塊，盤根潤滑氣壓調(diào)節(jié)閥1個，風扇主油壓表、風扇補油壓表各1塊。

1.3面板設置

2)保險及保險座：面板安裝保險座，內(nèi)裝有不同規(guī)格的的保險管，保證在電路過流時熔斷保護其他電器元件的安全。

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

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

5)急停開關：用于在工作過程中，緊急情況下的停車，一般情況下不建議使用。

6)鑰匙開關：用于發(fā)動機啟停。

7)發(fā)動機綜合表：顯示發(fā)動機的技術參數(shù)。

8)傳動箱綜合表：顯示傳動箱的技術參數(shù)。

甲狀腺功能亢進是內(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、代謝亢進等。臨床表現(xiàn)為心悸、視力下降、體重降低等，如不能及時控制，則會危及患者神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、腎臟等。對患者生命及正常生活造成不利影響[1] 。故早診斷、早治療，對甲狀腺功能亢進患者尤為重要。本文以我院收治的甲狀腺功能亢進患者為例，探討尿常規(guī)檢驗對其的診斷價值?，F(xiàn)詳細報告如下。

9)電壓表：用于顯示底盤電瓶電壓。

10)氣壓表：用于顯示儲氣罐壓力值。

11)計算機顯示器：自動控制系統(tǒng)計算機操作屏幕顯示器，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)設置

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

2)啟動繼電器：在啟動發(fā)動機時提供一個信號使發(fā)動機得電啟動。

3)傳動箱繼電器：為傳動箱的控制提供邏輯信號。

4)計算機：整個自動控制的核心部件，用計算機箱體裝載各類模塊，將采集來的數(shù)據(jù)進行邏輯分析并根據(jù)條件發(fā)出各種指令。

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

6)交換機：用于組建臺上自動控制系統(tǒng)和遠程控制系統(tǒng)以及泵車間聯(lián)網(wǎng)。

7)放大驅動板：可調(diào)節(jié)輸出。

8)開關電源：分別為電路提供12V和5V的穩(wěn)壓直流電壓。

2　臺上儀表箱

臺上儀表箱設置于主駕駛室一側且緊挨臺上自動控制箱，內(nèi)置發(fā)動機油壓表、傳動箱油壓表、大泵油壓表各1塊，發(fā)動機直感式水溫表、傳動箱直感式油溫表各1塊，啟動油壓表1塊，盤根潤滑氣壓表1塊，盤根潤滑氣壓調(diào)節(jié)閥1個，風扇主油壓表、風扇補油壓表各1塊。以便于巡視泵工即時直觀的了解發(fā)動機、傳動箱、大泵等各部位的工作狀態(tài)，盡早對可能出現(xiàn)的問題做出有效反應。

3　便攜式遠程控制器

在現(xiàn)場壓裂作業(yè)時，便攜式遠程控制器可用于遠距離控制單臺壓裂泵車或者多臺泵機組?？紤]到現(xiàn)場壓裂作業(yè)時排出口壓力較高，直接采集與控制的危險性較大，使用便攜式遠程控制器進行遠程采集與控制既方便又安全。該控制箱不僅可以實現(xiàn)單臺壓裂泵車的停機、油門調(diào)節(jié)、換檔、故障檢測、一鍵怠速等控制功能，還可以采集到泵車內(nèi)發(fā)動機、傳動箱、大泵的故障報警、超壓報警、傳動箱鎖定等各部件狀態(tài)，以及發(fā)動機轉速、大泵瞬時排量與累積排量、大泵排出壓力值，并通過計算機數(shù)據(jù)設置也可以實現(xiàn)超壓報警、超壓回怠空檔剎車等功能。

便攜式遠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，操作界面與臺上控制箱電腦顯示相同，并保持各個數(shù)據(jù)同步顯示，與臺上遠控箱體內(nèi)的計算機通過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。

便攜式遠程控制器配套使用部件有：①50m信號連接電纜，用于連接配套壓裂設備和工業(yè)平板電腦，用于設備的控制信號傳輸。②1.5m的RJ45接頭轉6芯航空接頭，用于連接平板電腦和50m現(xiàn)場連接電纜。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)動機、傳動箱、大泵采集溫度/壓力數(shù)據(jù)，將信號輸給計算機模塊進行邏輯分析。

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

5　結語

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)。它可以單機進行施工作業(yè)，也可以多臺設備組成機組與其它設備實現(xiàn)聯(lián)機作業(yè)。每臺設備通過數(shù)據(jù)線進行連接，設備之間相互串聯(lián)形成環(huán)形網(wǎng)絡，各臺設備的發(fā)動機、傳動箱、壓裂泵等信號和數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡進行雙向傳遞，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。聯(lián)機作業(yè)過程中可以對單車和多車進行編組，通過事先對作業(yè)流程進行編組并設置各階段流程，實現(xiàn)各組設備自動排量和自動壓力控制流程。施工作業(yè)參數(shù)可以通過儀表車進行采集和打印，也可以通過任何一臺控制箱上的采集數(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)的最新設計與實現(xiàn)的目標。

[1]池源，范毅，張世安.新型壓裂車電氣自動控制系統(tǒng)設計技術[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2012，34(5X)：343～344.

[編輯]帥群

2016-07-21

黎宗琪(1967-)，男，高級工程師，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)最新設計[J].長江大學學報(自科版),2016,13(26):72～74.