CN203892279U - 一种压裂用液面自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种压裂用液面自动控制系统，包括液压控制器，液压控制器分别与电磁阀、泵速选择开关、变量泵和液位计同时信号连接，液位计安装在混配罐中，电磁阀与旋转油缸信号连接，旋转油缸转动轴一端与电位计的触头连接；变量泵与定量马达传动连接，定量马达与吸入泵传动连接，吸入泵与混配罐的连通管路上设置有吸入阀，吸入阀与旋转油缸转动轴另一端连通，混配罐下部出口管路上设置有排出泵。本实用新型的装置，在压裂液混配过程中采用自动控制的方式达到混配罐吸入、排出动态平衡，保证作业过程中不溢罐、不抽空。
Description
技术领域
本实用新型属于油气钻采设备技术领域，涉及一种压裂用液面自动控制系统。
背景技术
在油气开采行业，为了保证油气井增产、增效，加沙压裂成为了主要的手段，而压裂液的快速混配与产出成为了不得不关注的问题。压裂液混配是指将液体、支撑剂、添加剂按一定的比例在混配罐中均匀混合，然后向外泵送不同沙比、不同粘度的混配液，在此过程中需避免液面过高造成溢流，液位过低造成离心泵空吸。
现有的液面控制方式有两种，一种是手动控制模式，即通过人为操作吸入阀、吸入泵开度进行控制；一种是自动控制模式，即通过采用可编程逻辑控制器实现阀位的自动监控与调节。手动操作方式由于人为因素干扰大，使得控制精度低、液面波动较大；而传统基于PLC的自动控制方式，虽可以达到较好的控制精度，但环境因素影响较大，低温环境中不得不依赖加热器才可以正常使用，且硬件成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种压裂用液面自动控制系统，解决了现有技术中存在的手动控制精度低、液面波动大；自动控制受环境影响大，适用性差的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种压裂用液面自动控制系统，包括液压控制器，液压控制器分别与电磁阀、泵速选择开关、变量泵和液位计同时信号连接，液位计安装在混配罐中，电磁阀与旋转油缸信号连接，旋转油缸转动轴一端与电位计的触头连接；变量泵与定量马达传动连接，定量马达与吸入泵传动连接，吸入泵与混配罐的连通管路上设置有吸入阀，吸入阀与旋转油缸转动轴另一端连通，混配罐下部出口管路上设置有排出泵。
本实用新型的压裂用液面自动控制系统，其特点还在于：所述的电磁阀采用高速动作开关阀。
本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型的设计思路是，首先由混配能力决定吸入泵转速，再由吸入阀开口调整吸入排量。当混配罐排出等于吸入时，保持吸入阀开口；当混配罐排出大于吸入时，比例加大吸入阀开口；当混配罐排出小于吸入时，比例减小吸入阀开口。
2)吸入泵转速的选择。通过泵速开关来选择吸入泵转速。吸入泵转速分两挡，当混配能力小于20bbl/min时，将开关打到低速档，保证了正常混配的同时减少了吸入泵的磨损，大大提高了吸入泵的使用寿命；当混配能力大于20bbl/min时，由于吸入泵供水能力的限制，此时需要把开关打到高速档。吸入泵的高低速切换设计，操作简单、控制灵活且节约了吸入泵的使用寿命。
3)吸入阀开口的调整。由液压控制器、反馈信号元件、阀口控制元件组成闭环控制系统。反馈信号实时反应的是液面或旋转油缸位置的实际值，当实际值与设定值不相符时，需要调整输出信号，控制阀开口随动变化。
4)重要控制元件的选择。液压控制器为工程机械用可编程控制器，能够进行独立的数据采集、处理、存储、输出控制，冲击加速度高达300m/S2，防护等级为IP67，工作温度为-40～70°C，能完全满足混配作业现场环境恶劣，工作温度变化大、高震动、高冲击、强电磁干扰的要求。电磁阀选用高速动作开关阀，它是一种集成了功率放大器的带零重叠阀芯的可换向液压调节阀，在3.5mS内就可完成一个行程，能高效、快速的动作，即可满足液面快速调整的高要求。
5)在压裂液混配过程中采用自动控制的方式达到混配罐吸入、排出动态平衡，保证作业过程中不溢罐、不抽空。
附图说明
图1是本实用新型液面自动控制装置的结构示意图。
图中，1.液压控制器，2.电磁阀，3.泵速选择开关，4.变量泵，5.定量马达，6.吸入泵，7.吸入阀，8.旋转油缸，9.电位计，10.混配罐，11.液位计,12.排出泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参照图1，本实用新型装置的结构是，包括液压控制器1，液压控制器1分别与电磁阀2、泵速选择开关3、变量泵4和液位计11同时信号连接，液位计11安装在混配罐10中，电磁阀2与旋转油缸8信号连接，旋转油缸8转动轴一端(图中右侧为伸出方向)与电位计9的触头连接；变量泵4与定量马达5传动连接，定量马达5与吸入泵6传动连接，吸入泵6与混配罐10的连通管路上设置有吸入阀7，吸入阀7与旋转油缸8转动轴另一端(图中左侧为底端)连通，混配罐10下部出口管路上设置有排出泵12。
本实用新型装置的控制过程是，
采用先选择吸入泵6转速再控制吸入阀7开口的方式控制吸入流量，吸入泵6转速由泵速选择开关3选定，一旦选择确定，吸入泵6将定排量输出。吸入阀7则由旋转油缸8代替人工比例实现自动打开或关闭，而旋转油缸8的动作由旋转油缸油路来控制，具体的控制方法为：
1)利用电磁阀2的动作频率、换向来控制旋转油缸8的油路。电磁阀2采用高速动作开关阀，动作频率由液压控制器1输出信号决定，电磁阀2通电后会实现两种状态效果，即根据信号大小控制旋转油缸8的油路流量大小，从而控制旋转油缸8的转动速度，根据信号方向控制油路换向，即可实现旋转油缸8的正反转。
2)利用实时变化并反馈的信号来重新调整液压控制器1的输出信号。具体方法为：本实用新型设计为闭环控制系统，液压控制器1通过采集反馈的电位计9、液位计11信号与设定信号进行比较并输出控制信号。液位计11实时反馈液位信号，电位计9反馈吸入阀7的开口信号，当反馈值与液压控制器1设定值出现差值时，液压控制器1通过比较、分析、计算调整输出信号，使得液面下降时，吸入阀6开口调大以加大输入流量；液面上升时，吸入阀6开口调小以减小输入流量，从而控制液面的动态平衡。
Claims (2)
1.一种压裂用液面自动控制系统，其特点在于：包括液压控制器(1)，液压控制器(1)分别与电磁阀(2)、泵速选择开关(3)、变量泵(4)和液位计(11)同时信号连接，液位计(11)安装在混配罐(10)中，电磁阀(2)与旋转油缸(8)信号连接，旋转油缸(8)转动轴一端与电位计(9)的触头连接；变量泵(4)与定量马达(5)传动连接，定量马达(5)与吸入泵(6)传动连接，吸入泵(6)与混配罐(10)的连通管路上设置有吸入阀(7)，吸入阀(7)与旋转油缸(8)转动轴另一端连通，混配罐(10)下部出口管路上设置有排出泵(12)。
2.根据权利要求1所述的压裂用液面自动控制系统，其特点在于：所述的电磁阀(2)采用高速动作开关阀。
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| CN109458371A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-12 | 贵州航天乌江机电设备有限责任公司 | 一种气动连锁控制装置 |
| CN110647180A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-03 | 三一石油智能装备有限公司 | 一种液位控制方法、装置、设备及存储介质 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Assignee: SICHUAN BAOSHI MACHINERY SPECIAL VEHICLE Co.,Ltd. Assignor: BAOJI OILFIELD MACHINERY Co.,Ltd. Contract record no.: 2015610000093 Denomination of utility model: Automatic liquid level control system for fracturing Granted publication date: 20141022 License type: Exclusive License Record date: 20151105 |
|
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
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Granted publication date: 20141022 |