CN111361955B - 一种自动连续输砂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大型石油压裂施工中混砂车加砂设备领域，具体涉及一种自动连续输砂装置。包括出砂系统和若干并列设置的砂箱总成，所述砂箱总成下方设置有称重平台，所述称重平台下方设置有输砂撬和砂箱，所述出砂系统与输砂撬连接。具有模块化设计，环保、自动化程度高，计量准确，采用无线操作，减轻劳动强度等优点；现场作业时，不需要传统的破袋操作，从而避免产生砂雾，最大限度的保证操作人员的安全健康；可快速更换砂箱，可实现连续输砂作业，满足大型压裂施工要求，可提高压裂施工效果；同时采用底撬和砂箱分模块化设计、运输方便，可广泛应用于石油压裂施工的加砂工艺中。
Description
技术领域
本发明涉及大型石油压裂施工中混砂车加砂设备领域，具体涉及一种自动连续输砂装置。
背景技术
随着国内天然气勘探开发的深入，油气井深度和开发难度不断增加，压裂工艺日益强化，无论是施工总量，还是施工规模，每年都在逐渐增大，年增长速度在20%左右。大型压裂施工从总量和规模上都在扩大，支撑剂添加量（输砂量）也大幅增加。目前，压裂现场常采用砂罐车向压裂作业混砂车供砂或者是输砂撬连续供砂，虽然现有的连续输砂撬能解决加砂量不足和砂量波动的问题，但是面对油田HSE的要求越来约严格，自动化和计量精度要求越来越高，还是略显不足。
现有的输砂设备的缺点主要集中在以下几点：
1、砂袋运输容易破裂，石英砂流动性好，散落后不易处理；破袋后的砂袋废弃物需要收集、数量较大；破袋落砂的过程中，容易产生砂雾，对操作人员的身体伤害大。
2、自动化程度不高，由人工来根据混砂车所需砂量控制下砂量，砂量不能精确控制。
发明内容
针对上述的不足，本发明提供了一种自动连续输砂装置。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种自动连续输砂装置，包括出砂系统和若干并列设置的砂箱总成，所述砂箱总成下方设置有称重平台，所述称重平台下方设置有输砂撬和砂箱，所述出砂系统与输砂撬连接。
进一步的，所述输砂撬包括框架、电动滚筒、改向辊、支撑辊、防偏辊、张紧装置和挡边隔板皮带。电动滚筒运行，带动皮带运转，从而完成输砂作业。
进一步的，所述称重平台包括平台本体和开合机构，所述平台本体正中设置有凹槽，所述凹槽底部正中开设有导砂槽，所述导砂槽左右两侧设置有导轨，所述导轨两端均设置有导轨固定座，所述开合机构包括固定连接在导砂槽一侧的闸板油缸，所述闸板油缸末端连接有拔叉，所述导轨上滑动连接有滑块，所述滑块上固定连接有拔叉固定座，所述拔叉固定连接在拔叉固定座上。
进一步的，所述砂箱总成包括护栏、罐体和闸板总成，所述护栏通过销子固定在罐体上，所述罐体上设置有便于吊车或者叉车搬运的吊装角件和叉车孔，运输时可通过销子实现放倒或固定，所述罐体上方设置有上料口，所述罐体底部设置有方便下砂的锥形的下料口，所述下料口末端设置有闸板总成，所述闸板总成包括底板，所述底板底部两侧均设置有导向装置，所述导向装置包括角铁和固定连接在角铁与底板之间的垫板，所述角铁与底板之间滑动连接有闸板，所述底板和闸板正中均设置有导砂口，所述闸板上设置有挡块，且所述挡块位于导砂口一侧，所述挡块与拔叉固定连接。
进一步的，所述输砂撬下方设置有用于调节输砂撬的液压系统和举升系统，所述液压系统和举升系统均包括油缸，所述油缸上设置有比例阀。
进一步的，还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括传感器单元、数据采集处理及控制单元、执行单元、远程控制单元，所述传感器单元、执行单元、远程控制单元均与数据采集处理及控制单元连接，所述数据采集处理及控制单元包括CPU，所述传感器单元包括称重传感器和闸板位置传感器，所述执行单元包括比例阀，所述远程控制单元包括无线遥控器。
进一步的，所述称重传感器设置在称重平台底部，所述闸板位置传感器设置在控制下砂量的闸板上，所述CPU 实时采集称重传感器和闸板位置传感器，当闸板开启后，砂子通过出砂口出砂，整个砂箱的重量是在慢慢减少，通过砂箱的减重和减重时间，可以进行计量下砂的速度，CPU 数据处理输出信号控制比例阀对液压系统和举升系统的油缸行程进行调节，远程无线遥控和CPU进行无线通讯，来实现对输砂撬的控制和数据显示。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种自动连续输砂装置，具有模块化设计，环保、自动化程度高，计量准确，采用无线操作，减轻劳动强度等优点；现场作业时，不需要传统的破袋操作，从而避免产生砂雾，最大限度的保证操作人员的安全健康；可快速更换砂箱，可实现连续输砂作业，满足大型压裂施工要求，可提高压裂施工效果；同时采用底撬和砂箱分模块化设计、运输方便，可广泛应用于石油压裂施工的加砂工艺中。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的砂箱总成示意图；
图3为本发明的闸板总成示意图；
图4为自动控制系统原理示意图。
1、砂箱总成，2、称重平台，3、输砂撬，4、砂箱，5、液压系统，6、举升系统，7、电气系统，8、自动控制系统，9、 出砂系统，10、护栏，11、罐体，12、闸板总成，13、挡块，14、滚轮，15、闸板，16、角铁，17、底板，18、称重传感器， 19、闸板位置传感器，20、CPU，21、比例阀，22、无线遥控器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1—4所示的自动连续输砂装置，包括出砂系统9和若干并列设置的砂箱总成1，所述砂箱总成1下方设置有称重平台2，所述称重平台2下方设置有输砂撬3和砂箱4，所述出砂系统9与输砂撬3连接。
在本实施例中，所述输砂撬3包括框架、电动滚筒、改向辊、支撑辊、防偏辊、张紧装置和挡边隔板皮带。电动滚筒运行，带动皮带运转，从而完成输砂作业。
在本实施例中，所述称重平台2包括平台本体和开合机构，所述平台本体正中设置有凹槽，所述凹槽底部正中开设有导砂槽，所述导砂槽左右两侧设置有导轨，所述导轨两端均设置有导轨固定座，所述开合机构包括固定连接在导砂槽一侧的闸板15油缸，所述闸板15油缸末端连接有拔叉，所述导轨上滑动连接有滑块，所述滑块上固定连接有拔叉固定座，所述拔叉固定连接在拔叉固定座上。
在本实施例中，所述砂箱总成1包括护栏10、罐体11和闸板总成12，所述护栏10通过销子固定在罐体11上，所述罐体11上设置有便于吊车或者叉车搬运的吊装角件和叉车孔，运输时可通过销子实现放倒或固定，所述罐体11上方设置有上料口，所述罐体11底部设置有方便下砂的锥形的下料口，所述下料口末端设置有闸板总成12，所述闸板总成12包括底板17，所述底板17底部两侧均设置有导向装置，所述导向装置包括角铁16和固定连接在角铁16与底板17之间的垫板，所述角铁16与底板17之间滑动连接有闸板15，所述底板17和闸板15正中均设置有导砂口，所述闸板15上设置有挡块13，且所述挡块13位于导砂口一侧，所述挡块13与拔叉固定连接。
在本实施例中，所述输砂撬3下方设置有用于调节输砂撬3的液压系统5和举升系统6，所述液压系统5和举升系统6均包括油缸，所述油缸上设置有比例阀21。
在本实施例中，还包括自动控制系统8，所述自动控制系统8包括传感器单元、数据采集处理及控制单元、执行单元、远程控制单元，所述传感器单元、执行单元、远程控制单元均与数据采集处理及控制单元连接，所述数据采集处理及控制单元包括CPU20，所述传感器单元包括称重传感器18和闸板位置传感器19，所述执行单元包括比例阀21，所述远程控制单元包括无线遥控器22。
在本实施例中，所述称重传感器18设置在称重平台2底部，所述闸板位置传感器19设置在控制下砂量的闸板15上，所述CPU20 实时采集称重传感器18和闸板位置传感器19，当闸板15开启后，砂子通过出砂口出砂，整个砂箱4的重量是在慢慢减少，通过砂箱4的减重和减重时间，可以进行计量下砂的速度，CPU20 数据处理输出信号控制比例阀21对液压系统5和举升系统6的油缸行程进行调节，远程无线遥控和CPU20进行无线通讯，来实现对输砂撬3的控制和数据显示。
工作原理：本发明提供的一种自动连续输砂装置，输砂撬3可同时容纳数组砂箱4，可实现一组砂箱4下砂，也可同时数组砂箱4同时下砂，当砂箱4内压裂砂用尽时，可通过称重平台2实现砂箱4的快速更换。砂箱4和输砂撬3均为独立单元，砂箱4和输砂撬3的连接结构，可以实现现场作业时砂箱4的快速更换，输砂撬3同时可容纳多个砂箱4共同作业。
出砂系统9可根据现场的工作情况，由油缸进行角度调整，以此来满足工作需要，当施工完成后，油缸可以将出砂机构移动到合适的位置，并由机械锁死，减少设备运输长度，方便运输。
本领域技术人员可在系统内输入所需的下砂量，也可以接收混砂车瞬时加砂量信号，自动控制系统8根据称重传感器18测量的参数，自动进行PID调节，调整闸板15的开度快速达到所要求的施工参数。此外，每个闸板15的控制是单独的，都可以手动和自动控制。
输砂撬3可以本地控制和远程控制，本地控制是基本的，集成了所有的控制和显示，为了方便操作工能实时观察输砂撬3出砂情况和混砂车的输砂需求，设备具有远程无线遥控，无线控制距离为100米，无线控制可以控制闸板15开度调节输砂量，还可以显示输砂撬3的重要参数。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (1)
1.一种自动连续输砂装置，其特征在于：包括出砂系统和若干并列设置的砂箱总成，所述砂箱总成下方设置有称重平台，所述称重平台下方设置有输砂撬和砂箱，所述出砂系统与输砂撬连接；
所述输砂撬包括框架、电动滚筒、改向辊、支撑辊、防偏辊、张紧装置和挡边隔板皮带；
所述称重平台包括平台本体和开合机构，所述平台本体正中设置有凹槽，所述凹槽底部正中开设有导砂槽，所述导砂槽左右两侧设置有导轨，所述导轨两端均设置有导轨固定座，所述开合机构包括固定连接在导砂槽一侧的闸板油缸，所述闸板油缸末端连接有拔叉，所述导轨上滑动连接有滑块，所述滑块上固定连接有拔叉固定座，所述拔叉固定连接在拔叉固定座上；
所述砂箱总成包括护栏、罐体和闸板总成，所述护栏通过销子固定在罐体上，所述罐体上设置有便于吊车或者叉车搬运的吊装角件和叉车孔，运输时可通过销子实现放倒或固定，所述罐体上方设置有上料口，所述罐体底部设置有方便下砂的锥形的下料口，所述下料口末端设置有闸板总成，所述闸板总成包括底板，所述底板底部两侧均设置有导向装置，所述导向装置包括角铁和固定连接在角铁与底板之间的垫板，所述角铁与底板之间滑动连接有闸板，所述底板和闸板正中均设置有导砂口，所述闸板上设置有挡块，且所述挡块位于导砂口一侧，所述挡块与拔叉固定连接；
所述输砂撬下方设置有用于调节输砂撬的液压系统和举升系统，所述液压系统和举升系统均包括油缸，所述油缸上设置有比例阀；
还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括传感器单元、数据采集处理及控制单元、执行单元、远程控制单元，所述传感器单元、执行单元、远程控制单元均与数据采集处理及控制单元连接，所述数据采集处理及控制单元包括CPU，所述传感器单元包括称重传感器和闸板位置传感器，所述执行单元包括比例阀，所述远程控制单元包括无线遥控器；
所述称重传感器设置在称重平台底部，所述闸板位置传感器设置在控制下砂量的闸板上。
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| "工厂化压裂连续输砂装置智能控制系统研究";台广锋等;《矿冶》;20151031;第24卷(第5期);第68页第2段及图2 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111361955A (zh) | 2020-07-03 |
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