CN110645188A - 变频电机驱动供液橇设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机驱动供液橇设备，所述的供液橇设备包括橇体及框架10，在橇体及框架10内安装有自动控制系统5，在自动控制系统5上设有HMI人机交互系统，当HMI失效或PID算法不满足使用要求时，工作人员可以通过HMI控制面板上的相关旋钮进行手动控制，在自动控制系统5通过电缆连接有电力传动系统6，电力传动系统6直接控制着变频电机1的转速或转矩，变频电机1为高能效等级并且配合采用的直接转矩控制技术，能够有效解决传统供液橇噪声大、效率低、大气污染严重、油污泄露、发动机体积大、影响作业者职业健康等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机驱动供液橇设备，更具体的说，本发明主要涉及一种供液橇设备。
背景技术
供液装备作为压裂工艺中的重要组成设备，广泛应用于石油天然气增产施工过程中，传统的供液装备（包含供液车、供液橇设备）存在以下几方面的问题：传统的供液装备大多采用柴油发动机或底盘车发动机取力的驱动方式，一方面，其具有噪音大、排放大、能耗高的缺点，夜间作业扰民，无法满足连续施工、快速开采以及节能减排的要求，另一方面，柴油机调节精度较低，无法满足日益精细的施工作业要求；在控制方式上，传统供液装备大多采用独立的控制方式，未与其他供液设备进行信息整合，其自动化及信息化程度难以满足越发严格的降本增效施工管理要求。
发明内容
本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种变频电机驱动供液橇设备，以期望解决现有技术中噪音大、排放大、能耗高、调节精度较低、未与其他供液设备进行信息整合的控制等技术问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明所提供的一种变频电机驱动供液橇设备，所述设备包括自动控制系统，所述自动控制系统控制电力传动系统，所述电力传动系统驱动变频电机，所述变频电机的动力输出轴上安装有离心泵，所述离心泵的吸入端通过流体管道a与吸入管汇相连接，离心泵的排出端通过流体管道b与排出汇管相连接，所述流体管道b上依次安装有压力传感器、流量传感器和电动阀门，上述所有部件均安装在橇体及框架内。
优选地：所述安装在吸入端的流体管道a呈“E”型，吸入端安装在“E”型的中间端，所述的“E”型流体管道a的两侧均安装有多个吸入管汇，且“E”型流体管道a两侧的吸入管汇呈对称分布。
优选地：所述自动控制系统通过无线通讯技术与远程控制端进行数据交换，所述远程控制端可对自动控制系统的状态进行实时监控和操作。
优选地：所述流体管道a、流体管道b、压力传感器、流量传感器和电动阀门均采用耐酸材料制备。
优选地：所述自动控制系统采用PLC控制，所述电力传动系统DTC直接转矩控制技术，所述DTC直接转矩控制技术用于实现变频电机转矩或转速的精确调节。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：所述设备包括自动控制系统5上的HMI人机交互系统，自动控制系统5和电力传动系统6之间可以进行数据交换，变频电机1的转速或转矩由电力传动系统6直接控制，高能效等级的变频电机1加上采用了直接转矩控制技术，可以有效的解决传统供液橇噪声大、效率低、大气污染严重、油污泄露、发动机体积大、影响作业者职业健康等问题；自动控制系统5与远程控制端通过无线通讯技术连接，自动控制系统5和远程控制端可进行实时的数据交换，远程控制端可向自动控制系统5发送指令，进而操控设备的运转，远程控制端也将记录传感器参数、面板操作监视、故障日志等信息，可有效地使作业者远离危险的作业环境，保障作业者的职业健康和安全。
附图说明
图1为用于说明本发明一个实施例的结构示意图；
图2为本发明俯视示意图；
图3为自动控制系统的人机界面示意图；
图中，1为变频电机、2为离心泵、201为排出端、202为吸入端、3为吸入管汇、4为排出管汇、5为自动控制系统、6为电力传动系统、7为压力传感器、8为流量传感器、9为电动阀门、10为橇体及框架、11为流体管道a、12为流体管道b。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
参考图1所示一种变频电机驱动供液橇设备，所述的设备包括橇体及框架10，在橇体及框架10内安装有自动控制系统5，在自动控制系统5上设有HMI人机交互系统，当HMI失效或PID算法不满足使用要求时，工作人员可以通过HMI控制面板上的相关旋钮进行手动控制，在自动控制系统5通过电缆连接有电力传动系统6，电力传动系统6直接控制着变频电机1的转速或转矩，变频电机1为高能效等级并且配合采用的直接转矩控制技术，能够有效解决传统供液橇噪声大、效率低、大气污染严重、油污泄露、发动机体积大、影响作业者职业健康等问题，变频电机1的输出轴上安装有离心泵2，离心泵2的吸入端202上安装有流体管道a11，在流体管道a11上设有多个吸入管汇3，在离心泵2的排出端201上安装有流体管道b12，流体管道b12上设有排出管汇4，在流体管道b12上依次安装有压力传感器7、流量传感器8以及电动阀门9，具体工作流程为：自动控制系统5控制电力传动系统6，电力传动系统6驱动变频电机1，变频电机1驱动离心泵2将通过吸入管汇3压裂基液吸入，再通过流体管道b12流向排出管汇4，同时自动控制系统5采集位于流体管道b12上的压力传感器7、流量传感器8测得的实时数据，通过算法对离心泵2进行精确控制。
在本实施例中，为了提高效率，所述安装在离心泵2吸入端202的流体管道a11为“E”型的，“E”型的中间通道上安装离心泵2的吸入端202，“E”型的两侧安装有多个吸入管汇3，并且，两侧的吸入管汇3位置分布和数量分别相同且对称，离心泵2可以同时将变频电机驱动供液橇设备两侧的压裂基液一并吸入，在离心泵2的排出端201上安装在流体管道b12的一端，流体管道b12为“n”型，流体管道b12的另一端安装有排出管汇4，排出管汇4设有多个出口，以便提高排出的效率。
根据本发明的另一个实施例，为了使作业者远离危险的作业环境，保障作业者的职业健康和安全，利用无线通讯技术（4G/WIFI等）将自动控制系统5与远程控制端连接，自动控制系统5可以根据压力传感器7和流量传感器8上获取的数据，对离心泵进行控制，自动控制系统5和远程控制端可进行实时的数据交换，远程控制端主要作用为监控整个设备的运转是否正常，需要调整时，远程控制端可向自动控制系统5发送指令，进而操控设备的运转，远程控制端也将记录传感器参数、面板操作监视、故障日志等信息。
根据本发明的另一个实施例，上述的压力传感器7用于测量流体管道b12内的压强大小，流量传感器8用于测量流体管道b12内的流量大小，电动阀门9用于控制流体管道b12的开或关，需要长时间与液体接触，由于设备内需要满足供液橇泵注酸液的要求，因此，流体管道a11、流体管道b12、压力传感器7、流量传感器8和电动阀门9等需要与液体接触的仪表设备均需要采用耐酸材料制备，例如采用聚四氟乙烯。
本发明上述优选的一个实施例在实际使用中，自动控制系统5利用PLC进行控制，PLC与变频器之间采用Ethernet/IP总线通讯协议，可有效的方便设备之间控制指令、运行数据及报警信息的交互，通过压力传感器7和流量传感器8实现检测控制系统环控制，采用PID控制技术实现压力闭环，通过PID参数的优化来保证调节的准确性、及时性和稳定性，自动控制系统5控制电力传动系统6，电力传动系统6通过DTC直接转矩控制技术直接精确控制变频电机1的转矩或转速。
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (5)
1.一种变频电机驱动供液橇设备，其特征在于： 所述设备包括自动控制系统（5），所述自动控制系统（5）控制电力传动系统（6），所述电力传动系统（6）驱动变频电机（1），所述变频电机（1）的动力输出轴上安装有离心泵（2），所述离心泵（2）的吸入端（202）通过流体管道a(11)与吸入管汇（3）相连接，离心泵（2）的排出端（201）通过流体管道b(12)与排出管汇（4）相连接，所述流体管道b(12)上依次安装有压力传感器（7）、流量传感器（8）和电动阀门（9），上述所有部件均安装在橇体及框架（10）内。
2.根据权利要求1所述的变频电机驱动供液橇设备，其特征在于：所述安装在吸入端（202）的流体管道a(11)呈“E”型，吸入端（202）安装在“E”型的中间端，所述的“E”型流体管道a(11)的两侧均安装有多个吸入管汇（3），且“E”型流体管道a(11)两侧的吸入管汇（3）呈对称分布。
3.根据权利要求1所述的变频电机驱动供液橇设备，其特征在于：所述自动控制系统（5）通过无线通讯技术与远程控制端进行数据交换，所述远程控制端可对自动控制系统（5）的状态进行实时监控和操作。
4.根据权利要求1所述的变频电机驱动供液橇设备，其特征在于：所述流体管道a(11)、流体管道b(12) 、压力传感器（7）、流量传感器（8）和电动阀门（9）均采用耐酸材料制备。
5.根据权利要求1所述的变频电机驱动供液橇设备，其特征在于：所述自动控制系统（5）采用PLC控制，所述电力传动系统（6）DTC直接转矩控制技术，所述DTC直接转矩控制技术用于实现变频电机（1）转矩或转速的精确调节。
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Cited By (2)
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| CN111794728A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-10-20 | 西安中孚凯宏石油科技有限责任公司 | 一种智能互联式撬装酸液高压注入设备及控制方法 |
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| CN111794728B (zh) * | 2020-07-17 | 2022-04-19 | 西安中孚凯宏石油科技有限责任公司 | 一种智能互联式撬装酸液高压注入设备及控制方法 |
| CN113417618A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-21 | 四川宏华电气有限责任公司 | 一种压裂施工的自动化供液管汇 |
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