CN104536368B - 一种电驱压裂泵功率限制保护装置及方法 - Google Patents

一种电驱压裂泵功率限制保护装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104536368B
CN104536368B CN201410824366.0A CN201410824366A CN104536368B CN 104536368 B CN104536368 B CN 104536368B CN 201410824366 A CN201410824366 A CN 201410824366A CN 104536368 B CN104536368 B CN 104536368B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
plc
fracturing pump
maximum
ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410824366.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104536368A (zh
Inventor
王江阳
马双富
赵崇胜
程明皓
罗剑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SICHUAN HONGHUA ELECTRIC Co.,Ltd.
Sinopec East China Co
Original Assignee
SICHUAN HONGHUA ELECTRIC Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SICHUAN HONGHUA ELECTRIC Co Ltd filed Critical SICHUAN HONGHUA ELECTRIC Co Ltd
Priority to CN201410824366.0A priority Critical patent/CN104536368B/zh
Publication of CN104536368A publication Critical patent/CN104536368A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104536368B publication Critical patent/CN104536368B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/10—Plc systems
    • G05B2219/16—Plc to applications

Abstract

本发明公开了一种电驱压裂泵功率限制保护装置及方法，方法包括以下步骤：S1：在HMI上设置电网能承受的最大承受功率额定值和稳定功率值；S2：PLC接收来自HMI的最大承受功率额定值和稳定功率值；S3：PLC通过开关柜通讯装置采集来自开关柜的实际功率数据；S4：PLC对采集到的实际功率数据和最大承受功率额定值进行比较，包括高功率步骤和超高功率步骤，所述的超高功率步骤包括：若实际功率达到最大承受功率额定值的第二比例，PLC会产生功率超高故障报警信号至报警装置，通过PID自动调节压裂泵的输出泵冲。本发明具有可靠性高、保护范围灵活、响应速度快、维护成本低等优点，能做到预防性前端控制，避免造成施工间断。

Description

一种电驱压裂泵功率限制保护装置及方法
技术领域
本发明涉及一种电驱压裂泵功率限制保护装置及方法。
背景技术
作为页岩气项目中的重要设备，电驱压裂泵的大功率运行问题一直受到高度重视。
单台压裂泵电机额定功率为4500KW，额定电流为1000A。当压裂施工，几台压裂泵同时满负荷运行时，会对电网带来高负荷，这样就对电网就有较高要求。如果电网不能够承受大电流带来的冲击，将会造成高压进线开关柜跳闸，使整个压裂机组处于瘫痪状态，影响正常压裂施工。如若高压进线开关柜保护设置不合理，就会对整个进线电网造成冲击，带来极大危害，轻则造成设备损坏，重则可能会造成高压事故。所以压裂泵功率保护是生产过程中非常重要的一个问题。
现有的压裂泵功率保护措施主要是在各个进线开关柜设定保护值，当电流过高时，将会跳闸达到对开关柜及电网保护的目的，这种保护方式的主要特点：
1）可靠性不高，个体差异大，每个开关柜保护参数设置都不同；
2）有效性较差，如若设置不合理，将不能够跳闸保护；
3）保护恢复时间长，一旦跳闸保护后，需要人工对开关柜进行再次合闸，影响施工进度。
因此研制一种针对压裂泵电网进线的功率限制保护替代传统的设备跳闸保护将变得愈加重要和迫切。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电驱压裂泵功率限制保护装置及方法，降低了功率超出电网额定功率发生的概率以及大功率对设备的损坏的概率。。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电驱压裂泵功率限制保护装置，它包括HMI、PLC、变频器、压裂泵、开关柜通讯装置和报警装置，所述的PLC的初始数据设置输入端与HMI连接，PLC的实际功率采集端与开关柜通讯装置连接，PLC的输出端与变频器连接，变频器的变频输出端与压裂泵连接；变频器的电机转速输出端与PLC连接，PLC的数据显示输出端与HMI连接，PLC的报警输出端与报警装置连接。
所述的HMI和PLC之间通过工业以太网连接。
所述的变频器为中压变频器。
所述的PLC的初始数据设置输入端接收的数据包括电网最大承受功率额定值和稳定功率值。
一种电驱压裂泵功率限制保护方法，它包括以下步骤：
S1：在HMI上设置电网能承受的最大承受功率额定值和稳定功率值；
S2：PLC接收来自HMI的最大承受功率额定值和稳定功率值；
S3：PLC通过开关柜通讯装置采集来自开关柜的实际功率数据；
S4：PLC对采集到的实际功率数据和最大承受功率额定值进行比较，包括高功率步骤和超高功率步骤，
所述的高功率步骤包括：若实际功率达到最大承受功率额定值的第一比例，PLC输出功率高报警信号至报警装置；
所述的超高功率步骤包括：若实际功率达到最大承受功率额定值的第二比例，PLC会产生功率超高故障报警信号至报警装置，通过PID自动调节压裂泵的输出泵冲；
所述的第二比例大于第一比例。
所述的超高功率步骤还包括功率锁定子步骤：通过PID自动调节的时候，不能够增加压裂泵泵冲；当实际采集功率低于最大承受功率额定值的第二比例的时候，点击设置在HMI上的功率锁定解除按钮，才能对压裂泵泵冲进行操作；当实际采集功率高于最大承受功率额定值的第二比例的时候，点击功率锁定解除按钮无效。
所述的第一比例为百分之八十五，所述的第二比例为百分之九十五。
所述的PID自动调节为PLC控制变频器调节电机转速。
本发明的有益效果是：（1）本发明解决了功率超限引起开关柜跳闸后恢复时间长的技术问题，而且通过有效的PID自动调节大大降低了功率超出电网额定功率发生的概率及大功率对设备的损坏的概率；（2）本发明针对电驱压裂泵进行设计，不但大大降低了经济成本，提高了压裂效率，缩短了压裂周期，而且能满足经济高效开发油气藏的需要；（3）当系统功率达到计算电网最大承受功率时，发出报警，并自动对运行中的压裂泵泵冲进行PID调节，从而达到对系统功率的有效限制，使电网的功率将不会再继续增加，准确地控制功率不超限，达到对整个压裂泵系统进线电网实时安全保护的目的；（4）本发明具有可靠性高、保护范围灵活、响应速度快、维护成本低的优点，能做到预防性前端控制，避免造成施工间断。
附图说明
图1为本发明装置结构方框图；
图2为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：如图1所示，如图1所示，一种电驱压裂泵功率限制保护装置，它包括HMI、PLC、变频器、压裂泵、开关柜通讯装置和报警装置，所述的PLC的初始数据设置输入端与HMI连接，PLC的实际功率采集端与开关柜通讯装置连接，PLC的输出端与变频器连接，变频器的变频输出端与压裂泵连接；变频器的电机转速输出端与PLC连接，PLC的数据显示输出端与HMI连接，PLC的报警输出端与报警装置连接。
所述的HMI和PLC之间通过工业以太网连接。
所述的变频器为中压变频器。
所述的PLC的初始数据设置输入端接收的数据包括电网最大承受功率额定值和稳定功率值。
PLC接收来自通过HMI设置的最大承受功率额定值和通过开关柜通讯装置发送的实际功率，将两者进行比较：
若实际功率达到最大承受功率额定值的百分之八十五，PLC输出功率高报警信号至报警装置；
若实际功率达到最大承受功率额定值的百分之九十五，PLC会产生功率超高故障报警信号至报警装置，并自动调节压裂泵的输出泵冲。在自动调节的时候，不能够增加压裂泵泵冲；当实际采集功率低于最大承受功率额定值的第二比例的时候，点击设置在HMI上的功率锁定解除按钮，才能对压裂泵泵冲进行操作；当实际采集功率高于最大承受功率额定值的第二比例的时候，点击功率锁定解除按钮无效。
所述的PLC可采用专利号为CN 202600428 U中的PLC可编程程序控制器。
如图2所示，一种电驱压裂泵功率限制保护方法，它包括以下步骤：
S1：在HMI上设置电网能承受的最大承受功率额定值和稳定功率值；
S2：PLC接收来自HMI的最大承受功率额定值和稳定功率值；
S3：PLC通过开关柜通讯装置采集来自开关柜的实际功率数据；
S4：PLC对采集到的实际功率数据和最大承受功率额定值进行比较，包括高功率步骤和超高功率步骤，
所述的高功率步骤包括：若实际功率达到最大承受功率额定值的第一比例，PLC输出功率高报警信号至报警装置；
所述的超高功率步骤包括：若实际功率达到最大承受功率额定值的第二比例，PLC会产生功率超高故障报警信号至报警装置，通过PID自动调节压裂泵的输出泵冲；
所述的第二比例大于第一比例。
所述的超高功率步骤还包括功率锁定子步骤：通过PID自动调节的时候，不能够增加压裂泵泵冲；当实际采集功率低于最大承受功率额定值的第二比例的时候，点击设置在HMI上的功率锁定解除按钮，才能对压裂泵泵冲进行操作；当实际采集功率高于最大承受功率额定值的第二比例的时候，点击功率锁定解除按钮无效。
所述的第一比例为百分之八十五，所述的第二比例为百分之九十五。
所述的PID自动调节为PLC控制变频器调节电机转速。

Claims (7)

1.一种电驱压裂泵功率限制保护装置，其特征在于：它包括HMI、PLC、变频器、压裂泵、开关柜通讯装置和报警装置，所述的PLC的初始数据设置输入端与HMI连接，PLC的实际功率采集端与开关柜通讯装置连接，PLC的输出端与变频器连接，变频器的变频输出端与压裂泵连接；变频器的电机转速输出端与PLC连接，PLC的数据显示输出端与HMI连接，PLC的报警输出端与报警装置连接；所述的PLC的初始数据设置输入端接收的数据包括电网最大承受功率额定值和稳定功率值；
PLC 接收来自通过HMI 设置的最大承受功率额定值和通过开关柜通讯装置发送的实际功率，将两者进行比较：
若实际功率达到最大承受功率额定值的第一比例，PLC 输出功率高报警信号至报警装置；
若实际功率达到最大承受功率额定值的第二比例，PLC 会产生功率超高故障报警信号至报警装置，通过PID 自动调节压裂泵的输出泵冲；
所述的第二比例大于第一比例。
2.根据权利要求1所述的一种电驱压裂泵功率限制保护装置，其特征在于：所述的HMI和PLC之间通过工业以太网连接。
3.根据权利要求1所述的一种电驱压裂泵功率限制保护装置，其特征在于：所述的变频器为中压变频器。
4.一种电驱压裂泵功率限制保护方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1：在HMI上设置电网能承受的最大承受功率额定值和稳定功率值；
S2：PLC接收来自HMI的最大承受功率额定值和稳定功率值；
S3：PLC通过开关柜通讯装置采集来自开关柜的实际功率数据；
S4：PLC对采集到的实际功率数据和最大承受功率额定值进行比较，包括高功率步骤和超高功率步骤，
所述的高功率步骤包括：若实际功率达到最大承受功率额定值的第一比例，PLC输出功率高报警信号至报警装置；
所述的超高功率步骤包括：若实际功率达到最大承受功率额定值的第二比例，PLC会产生功率超高故障报警信号至报警装置，通过PID自动调节压裂泵的输出泵冲；
所述的第二比例大于第一比例。
5.根据权利要求4所述的一种电驱压裂泵功率限制保护方法，其特征在于：所述的超高功率步骤还包括功率锁定子步骤：通过PID自动调节的时候，不能够增加压裂泵泵冲；当实际采集功率低于最大承受功率额定值的第二比例的时候，点击设置在HMI上的功率锁定解除按钮，才能对压裂泵泵冲进行操作；当实际采集功率高于最大承受功率额定值的第二比例的时候，点击功率锁定解除按钮无效。
6.根据权利要求4所述的一种电驱压裂泵功率限制保护方法，其特征在于：所述的第一比例为百分之八十五，所述的第二比例为百分之九十五。
7.根据权利要求4所述的一种电驱压裂泵功率限制保护方法，其特征在于：所述的PID自动调节为PLC控制变频器调节电机转速。
CN201410824366.0A 2014-12-26 2014-12-26 一种电驱压裂泵功率限制保护装置及方法 Active CN104536368B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410824366.0A CN104536368B (zh) 2014-12-26 2014-12-26 一种电驱压裂泵功率限制保护装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410824366.0A CN104536368B (zh) 2014-12-26 2014-12-26 一种电驱压裂泵功率限制保护装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104536368A CN104536368A (zh) 2015-04-22
CN104536368B true CN104536368B (zh) 2017-04-12

Family

ID=52851912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410824366.0A Active CN104536368B (zh) 2014-12-26 2014-12-26 一种电驱压裂泵功率限制保护装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104536368B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108442912A (zh) * 2018-03-06 2018-08-24 宝鸡石油机械有限责任公司 一种压裂车的低压交流变频电驱动系统
CN109358279B (zh) * 2018-11-07 2021-02-09 苏州博思得电气有限公司 射线管的功率检测方法、射线机的功率检测方法及装置
WO2023245636A1 (zh) 2022-06-24 2023-12-28 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 一种压裂控制方法及压裂系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2722303Y (zh) * 2003-12-04 2005-08-31 中国石化集团江汉石油管理局第四机械厂 压裂机组网络控制装置
CN102354141A (zh) * 2011-07-12 2012-02-15 宝鸡航天动力泵业有限公司 矿用煤层压裂远程控制系统
CN103095209A (zh) * 2013-01-24 2013-05-08 成都宏天电传工程有限公司 用于页岩气开采的中压变频系统
CN204287890U (zh) * 2014-12-26 2015-04-22 四川宏华电气有限责任公司 一种电驱压裂泵功率限制保护装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7563076B2 (en) * 2004-10-27 2009-07-21 Halliburton Energy Services, Inc. Variable rate pumping system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2722303Y (zh) * 2003-12-04 2005-08-31 中国石化集团江汉石油管理局第四机械厂 压裂机组网络控制装置
CN102354141A (zh) * 2011-07-12 2012-02-15 宝鸡航天动力泵业有限公司 矿用煤层压裂远程控制系统
CN103095209A (zh) * 2013-01-24 2013-05-08 成都宏天电传工程有限公司 用于页岩气开采的中压变频系统
CN204287890U (zh) * 2014-12-26 2015-04-22 四川宏华电气有限责任公司 一种电驱压裂泵功率限制保护装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104536368A (zh) 2015-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201637791U (zh) 高压并联电容器在线监测系统
CN103675669B (zh) 断路器电寿命监测系统及方法
CN104536368B (zh) 一种电驱压裂泵功率限制保护装置及方法
CN201887559U (zh) 电容补偿柜远程监控装置
CN102636745B (zh) 断路器电寿命实时在线监测装置及监测方法
CN103308866A (zh) 一种变电站直流绝缘在线监测装置
CN103051057B (zh) 变电设备状态检修智能管理监控系统
CN202550512U (zh) 一种用于超高压电网的故障电流限制装置
CN204231258U (zh) 具有远程通信功能的抽油机变频控制装置
CN204287890U (zh) 一种电驱压裂泵功率限制保护装置
CN203640974U (zh) 电动潜油往复泵控制柜
CN104749453B (zh) 降低外网单相接地故障对用户电压暂降影响的方法
CN102104278B (zh) 小区供电智能化系统
CN210246303U (zh) 一种预知电气设备故障的控制系统
CN106230023A (zh) 一种企业自备电厂上下网功率自动调控方法
CN203039356U (zh) 10kV进线保护监控装置
CN204597824U (zh) 一种电机软起动电路
CN204652268U (zh) 氢压机电气改造控制系统
CN102136756B (zh) 10kV供电台区智能控制系统
CN102111012B (zh) 楼宇供电智能化系统
CN203911834U (zh) 一种大型火力发电厂事故油泵供电装置
CN203590089U (zh) 用于电动机双通道启动的系统
CN203643578U (zh) 断路器电寿命监测系统
CN104124674A (zh) 一种基于igct半导体开关器件的短路电流限制方法
CN204669082U (zh) 一种基于北斗卫星的信息采集监控系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wang Jiangyang

Inventor after: Yao Hongsheng

Inventor after: Ma Shuangfu

Inventor after: Song Qicang

Inventor after: Zhao Chongsheng

Inventor after: Wu Zhuangkun

Inventor after: Cheng Minghao

Inventor after: Luo Jian

Inventor before: Wang Jiangyang

Inventor before: Ma Shuangfu

Inventor before: Zhao Chongsheng

Inventor before: Cheng Minghao

Inventor before: Luo Jian

CB03 Change of inventor or designer information
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210816

Address after: No.99, East Information Park Road, Yingbin Avenue, high tech Industrial Park, Jinniu District, Chengdu, Sichuan 610000

Patentee after: SICHUAN HONGHUA ELECTRIC Co.,Ltd.

Patentee after: EAST CHINA BRANCH OF SINOPEC

Address before: No.99, information Park East Road, Yingbin Avenue, Jinniu hi tech Industrial Park, Chengdu, Sichuan 610000

Patentee before: SICHUAN HONGHUA ELECTRIC Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right