CN103912259A - 一种电驱动混砂车 - Google Patents

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唐军
余飞
梁云
董永
汪承材
张骥
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Abstract

本发明属于石油钻采技术领域，具体是一种电驱动混砂车，包括卡车底盘、控制室、变压器、电动排出泵、电动吸入泵、混合罐搅拌装置、输砂搅龙、干添系统、液添系统、吸入管汇以及排出管汇，其中控制室包括混砂车自动控制系统以及电机驱动装置。本发明采用电动机作为动力源，相比传统混砂车采用柴油发动机和变矩器作为主动力输出，本发明结构简单、设计新颖合理、成本低、噪音小、排放低、控制简单、砂液配比精度高，便于推广使用。

Description

一种电驱动混砂车
技术领域
本发明属于石油钻采技术领域，具体是一种电驱动混砂车。
背景技术
压裂作业是油田稳产增产的最有效的措施之一，该作业是通过一系列的压裂机组来完成的，主要设备包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车以及一些配套设备液罐车、运砂车等，其中混砂车是压裂施工设备中的主要设备之一，其性能的好坏是决定压裂作业成败的主要因素之一。混砂车主要用于混合、搅拌、运输压裂作业需要的砂液等介质。传统的混砂车是由柴油发动机作为动力源，通过液压系统来完成混砂工作，该技术方案不仅噪音大、排放大、能耗高、控制系统复杂而且混合液的砂密度、液态添加剂比例、干粉添加剂比例等重要参数的精度低，直接影响压裂施工的质量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种电驱动混砂车，使用电机直接驱动完成吸入、搅拌、输砂、排出等工序，提供高质量的砂液完成压裂作业，该混砂车成本低、噪音小、排放低、控制简单、砂液配比精度高。
为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种电驱动混砂车，包括卡车底盘、控制室、电动排出泵、电动吸入泵、混合罐搅拌装置、输砂搅龙、干添系统、液添系统、吸入管汇以及排出管汇，所述控制室包括混砂车自动控制系统以及电机驱动装置，所述自动控制系统包括吸入控制系统、排出控制系统、添加剂控制系统、液位自动控制系统、输砂搅龙控制系统、搅拌控制系统、电机控制系统，所述电机驱动装置联接电动排出泵驱动电机、电动吸入泵驱动电机、搅拌电机、搅龙驱动电机，所述电动吸入泵通过吸入管汇连接混合罐搅拌装置，所述电动排出泵通过排出管汇连接混合罐搅拌装置，所述干添系统、液添系统以及输砂搅龙均与混合罐搅拌装置连接，电机驱动装置通过变压器与井场电源连接。
而且，所述电动吸入泵包括吸入离心泵和驱动电机，吸入离心泵和驱动电机通过联轴器连接。
而且，所述电动排出泵包括排出离心泵和驱动电机，排出离心泵和驱动电机通过联轴器连接。
而且，所述混合罐搅拌装置采用搅拌电机作为动力驱动，搅拌电机与搅拌器轴通过联轴器连接。
而且，所述输砂搅龙采用搅龙驱动电机作为动力驱动，搅龙驱动电机与搅龙轴通过联轴器连接。
而且，所述离心泵驱动电机、搅拌电机以及搅龙驱动电机，是直流电机或是交流电机，所述的电机驱动装置与前述电机类型相配套。
而且，所述直流电动机驱动装置为可控硅，所述交流电动机驱动装置为变频器。
而且，所述井场电源可以是井场电网，或是发电机组。
本发明的有益效果在于：
1)  采用电机作为动力源后，结构更简单，设计更具合理性；
2)  关键部件国产化率高、成本低、采购周期短、售后服务方便：本发明中电机和相应的变频器、可控硅等在国内均有成熟的产品，选型方便，并且整体造价比发动机方案低；
3)  自动化程度高，提高工作效率：在电机驱动装置驱动下可以实现无极调速，电机可在不同功率下输出，从而保持最佳的能源利用率，使作业能耗降到最低，节能减排效果好，同时可以实现扭矩、转速的各种匹配输出方式，易于提高混砂车的自动化控制水平和效率；
4)  能源供应方便：本发明采用电力驱动方式，可以直接利用井场电网供电，节省燃油运输；
5)  易于维护：本发明采用电机作为动力源，与柴油机相比，该电驱方案的维护简单，控制指标少，大大减少了日常维护工作量和成本；
6)  工作可靠性高：电机系统的可靠性远高于柴油机系统，交流电机可以实现20年免维护，电机驱动装置无论是采用变频器还是可控硅，均可保证长期不间断运行；
7)  砂液配比精度高：采用电机作为动力输出，控制精度比传统混砂车采用液压马达驱动精度高，在低速时尤其明显。
附图说明
图1是本发明的正视图。
图2是本发明的俯视图。
其中，1、卡车底盘，2、控制室，3、电动排出泵，4、变压器，5、混合罐搅拌装置，6、搅拌电机，7、搅龙驱动电机，8、输砂搅龙，9、电动吸入泵，10、吸入管汇，11、排出管汇，12、干添系统，13、液添系统。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
本实施例提供一种电驱动混砂车，如图1和图2所示，包括卡车底盘(1)、控制室(2)、电动排出泵(3)、电动吸入泵(9)、混合罐搅拌装置(5)、输砂搅龙(8)、干添系统(12)、液添系统(13)、吸入管汇(10)以及排出管汇(11)，所述控制室(2)包括混砂车自动控制系统以及电机驱动装置，所述自动控制系统包括吸入控制系统、排出控制系统、添加剂控制系统、液位自动控制系统、输砂搅龙控制系统、搅拌控制系统、电机控制系统，所述电机驱动装置联接电动排出泵(3) 驱动电机、电动吸入泵(9) 驱动电机、搅拌电机(6)、搅龙驱动电机(7)，所述电动吸入泵(9)通过吸入管汇(10) 连接混合罐搅拌装置(5)，所述电动排出泵(3)通过排出管汇(11) 连接混合罐搅拌装置(5)，所述干添系统(12)、液添系统(13)以及输砂搅龙(8)均与混合罐搅拌装置(5)连接，电机驱动装置通过变压器(4)与井场电源连接。
进一步的，上述电动吸入泵(9)包括吸入离心泵和驱动电机，吸入离心泵和驱动电机通过联轴器连接。
进一步的，上述电动排出泵(3)包括排出离心泵和驱动电机，排出离心泵和驱动电机通过联轴器连接。
进一步的，上述混合罐搅拌装置(5)采用搅拌电机(6)作为动力驱动，搅拌电机(6)与搅拌器轴通过联轴器连接。
进一步的，上述输砂搅龙(8)采用搅龙驱动电机(7)作为动力驱动，搅龙驱动电机(7)与搅龙轴通过联轴器连接。
进一步的，上述离心泵驱动电机、搅拌电机(6)以及搅龙驱动电机(7)，是直流电机或是交流电机，所述的电机驱动装置与前述电机类型相配套。
进一步的，上述直流电动机驱动装置为可控硅，所述交流电动机驱动装置为变频器。
进一步的，上述井场电源可以是井场电网，或是发电机组。
工作原理：吸入控制系统通过电机驱动装置精确控制电动吸入泵9通过吸入管汇10泵送进入混合罐搅拌装置5中的基液吸入量，添加剂控制系统和液位自动控制系统精确控制进入混合罐搅拌装置5中的液态添加剂比例和干粉添加剂比例，输砂搅龙控制系统通过电机驱动装置精确控制搅龙驱动电机7的转速，从而控制进入混合罐搅拌装置5中的支撑剂摄入量。最后通过搅拌控制系统将进入混合罐搅拌装置5中的基液、添加剂以及支撑剂进行充分搅拌，达到要求的砂液配比后，通过排出控制系统控制电动排出泵3经过排出管汇11将所需砂液排出。
综上所述，本发明提供一种电驱动混砂车，该混砂车使用电机直接驱动完成吸入、搅拌、输砂、排出等工序，提供压裂作业所需的高质量砂液。该混砂车成本低、噪音小、排放低、控制简单、砂液配比精度高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电驱动混砂车，包括卡车底盘、控制室、电动排出泵、电动吸入泵、混合罐搅拌装置、输砂搅龙、干添系统、液添系统、吸入管汇以及排出管汇，其特征在于：所述控制室包括混砂车自动控制系统以及电机驱动装置，所述自动控制系统包括吸入控制系统、排出控制系统、添加剂控制系统、液位自动控制系统、输砂搅龙控制系统、搅拌控制系统、电机控制系统，所述电机驱动装置联接电动排出泵驱动电机、电动吸入泵驱动电机、搅拌电机、搅龙驱动电机，所述电动吸入泵通过吸入管汇连接混合罐搅拌装置，所述电动排出泵通过排出管汇连接混合罐搅拌装置，所述干添系统、液添系统以及输砂搅龙均与混合罐搅拌装置连接，电机驱动装置通过变压器与井场电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种电驱动混砂车，其特征在于：所述电动吸入泵包括吸入离心泵和驱动电机，吸入离心泵和驱动电机通过联轴器连接。
3.根据权利要求1所述的一种电驱动混砂车，其特征在于：所述电动排出泵包括排出离心泵和驱动电机，排出离心泵和驱动电机通过联轴器连接。
4.根据权利要求1所述的一种电驱动混砂车，其特征在于：所述混合罐搅拌装置采用搅拌电机作为动力驱动，搅拌电机与搅拌器轴通过联轴器连接。
5.根据权利要求1所述的一种电驱动混砂车，其特征在于：所述输砂搅龙采用搅龙驱动电机作为动力驱动，搅龙驱动电机与搅龙轴通过联轴器连接。
6.根据权利要求1所述的一种电驱动混砂车，其特征在于：所述离心泵驱动电机、搅拌电机以及搅龙驱动电机，是直流电机或是交流电机，所述的电机驱动装置与前述电机类型相配套。
7.根据权利要求6所述的一种电驱动混砂车，其特征在于：所述直流电动机驱动装置为可控硅，所述交流电动机驱动装置为变频器。
8.根据权利要求1所述的一种电驱动混砂车，其特征在于：所述井场电源可以是井场电网，或是发电机组。
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