CN211116536U

CN211116536U - 适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置

Info

Publication number: CN211116536U
Application number: CN201922064828.4U
Authority: CN
Inventors: 孟庆珍; 胡圣华; 鲁献; 李蓉; 李德清; 陈健
Original assignee: Sinopec Oilfield Equipment Corp; Sinopec Siji Petroleum Machinery Co Ltd
Current assignee: Sinopec Oilfield Equipment Corp; Sinopec Siji Petroleum Machinery Co Ltd
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2029-11-26

Abstract

本实用新型公开了一种适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，它包括发动机，以及与发动机连接的柱塞泵，柱塞泵的连杆瓦片上连接有第一温度传感器；柱塞泵的泵壳铜套表面连接有第二温度传感器；柱塞泵的小齿轮轴承处连接有第三温度传感器；传感器均与控制系统连接。该装置通过在柱塞泵内部连杆瓦处、泵壳铜套处、以及小齿轮轴承处加装温度传感器，分别对曲轴、十字头以及小齿轮轴内部的润滑油温度进行监测，并且利用PLC控制器实现对异常工况进行报警和停机保护的操作，解决了现有设备容易因润滑油温度过高出现磨损、烧结、抱死，导致昂贵的设备损毁的问题，具有可以实时检测润滑油工况，异常时可以报警或自动控制停机，避免设备受损的特点。

Description

适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置

技术领域

本实用新型属于油田作业设备领域，特别涉及到一种适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置。

背景技术

在油田固井压裂作业过程中，柱塞泵是核心作业部件，对作业效果和成败起着至关重要的作用。对柱塞泵的作业过程部件存在如下故障：1、小齿轮轴轴承过载或者润滑不良，导致润滑油温度过高，引起轴承受损，甚至轴承受损严重散架后导致齿轮受损；2、十字头处润滑失效温升过高导致十字头与泵壳铜套烧结抱死；3、连杆瓦片磨损严重（长期工作后不及时更换或瓦片质量问题）导致运动副间隙增大或润滑不良瓦片摩损加剧导致温度升高异常，瓦片损坏后引起的烧损连杆轴承座和曲轴。由于以上润滑油温度过高故障问题很容易损害连杆，连杆轴承座，曲轴，十字头和小齿轮轴，一旦以上核心部件出现故障，极易造成设备损坏造成停工损失，还有近十万元的重新生产部件的经济损失。因此，设计一种用于保护柱塞泵，当温度异常时可以发出报警信号，并且可以在人工处理不及时的情况下紧急停机的适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，就显得十分必要了。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，该装置通过在柱塞泵内部连杆瓦处、泵壳铜套处、以及小齿轮轴承处加装温度传感器，利用温度传递的特性，分别对曲轴、十字头以及小齿轮轴内部的润滑油温度进行监测，并且利用PLC控制器实现对异常温度的工况进行报警和停机保护的操作，解决了现有柱塞泵容易因润滑油温度过高出现磨损、烧结、抱死等情况，导致昂贵的设备损毁的问题，具有可以实时检测润滑油工况，温度异常时可以进行报警，并且自动控制停机，避免设备受损的特点。

为实现上述设计，本实用新型所采用的技术方案是：一种适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，它包括发动机，以及与发动机连接的柱塞泵，所述柱塞泵的连杆瓦片上连接有第一温度传感器；柱塞泵的泵壳铜套表面连接有第二温度传感器；柱塞泵的小齿轮轴承处连接有第三温度传感器；第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器均与控制系统连接。

所述控制系统包括PLC控制器和显示器。

所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器连接在PLC控制器的输入端；显示器连接在PLC控制器的输出端。

所述控制系统还包括声光报警器，声光报警器与PLC控制器的输出端连接。

所述发动机与柱塞泵之间的电路上装设有继电器，继电器与PLC控制器的输出端连接。

一种适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，它包括发动机，以及与发动机连接的柱塞泵，所述柱塞泵的连杆瓦片上连接有第一温度传感器；柱塞泵的泵壳铜套表面连接有第二温度传感器；柱塞泵的小齿轮轴承处连接有第三温度传感器；第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器均与控制系统连接。该装置通过在柱塞泵内部连杆瓦处、泵壳铜套处、以及小齿轮轴承处加装温度传感器，利用温度传递的特性，分别对曲轴、十字头以及小齿轮轴内部的润滑油温度进行监测，并且利用PLC控制器实现对异常温度的工况进行报警和停机保护的操作，可以实时检测润滑油工况，温度异常时可以进行报警，并且自动控制停机，避免设备受损。

在优选的方案中，控制系统包括PLC控制器和显示器。结构简单，使用时，PLC控制器选用西门子S7-200 PLC；显示器选用LCD1602液晶显示器；PLC控制器通过AI模拟量输入接口与所有温度传感器相连，将采集的温度信号处理，计算后通过显示器进行显示，以便工作人员实时掌握柱塞泵内部的温度情况。

在优选的方案中，第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器连接在PLC控制器的输入端；显示器连接在PLC控制器的输出端。结构简单，使用时，温度传感器选用西门子QAE2174.010型号；因润滑油在连杆瓦片和连杆之间的密闭窄小空间内，所以润滑油、连杆瓦片、连杆三者之间温度基本相同，又连杆与曲轴、连杆轴承座都是金属相连，导热效果较好，所以通过第一温度传感器检测连杆瓦片温度，可以实现对曲轴和连杆轴承座润滑温度的检测；因润滑油在泵壳铜套和十字头之间的密闭窄小空间内，所以润滑油、泵壳铜套、十字头三者之间温度基本相同，通过第二温度传感器检测泵壳铜套处温度，可以实现对十字头的润滑温度检测；因润滑油位于小齿轮轴承、小齿轮轴金属之间的密闭窄小的空间内，金属构件导热性好，所以通过第三温度传感器收集小齿轮轴承温度，可以实现对小齿轮轴润滑温度的检测；此设计通过热传递的原理，选择了方便装设的位置装设传感器，降低了安装难度。

在优选的方案中，控制系统还包括声光报警器，声光报警器与PLC控制器的输出端连接。结构简单，使用时，声光报警器选用杭亚YS-01H型号；温度设置有警戒值和危险值，当达到警戒值时，PLC控制器控制声光报警器发出警报，提醒工作人员进行手动操作，对温度进行人工控制，避免了直接紧急停机造成相关的作业受到影响。

在优选的方案中，发动机与柱塞泵之间的电路上装设有继电器，继电器与PLC控制器的输出端连接。结构简单，使用时，继电器用于紧急断开发动机电路，当操作人员忽略了警戒值提醒，温度达到提前设定的危险值时，PLC控制器控制继电器断开电路，实现紧急停机，当发动机停机后，柱塞泵不再工作，温度逐渐降低，从而避免了高温导致设备损坏。

一种适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，它包括发动机，以及与发动机连接的柱塞泵，所述柱塞泵的连杆瓦片上连接有第一温度传感器；柱塞泵的泵壳铜套表面连接有第二温度传感器；柱塞泵的小齿轮轴承处连接有第三温度传感器；第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器均与控制系统连接。该装置通过在柱塞泵内部连杆瓦处、泵壳铜套处、以及小齿轮轴承处加装温度传感器，利用温度传递的特性，分别对曲轴、十字头以及小齿轮轴内部的润滑油温度进行监测，并且利用PLC控制器实现对异常温度的工况进行报警和停机保护的操作，解决了现有柱塞泵容易因润滑油温度过高出现磨损、烧结、抱死等情况，导致昂贵的设备损毁的问题，具有可以实时检测润滑油工况，温度异常时可以进行报警，并且自动控制停机，避免设备受损的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中控制系统的连接示意图。

图中附图标记为：柱塞泵1，连杆瓦片11，泵壳铜套12，小齿轮轴承13，第一温度传感器21，第二温度传感器22，第三温度传感器23，控制系统3，PLC控制器31，显示器32，发动机4，声光报警器5，继电器6。

具体实施方式

如图1~图2中，一种适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，它包括发动机4，以及与发动机4连接的柱塞泵1，所述柱塞泵1的连杆瓦片11上连接有第一温度传感器21；柱塞泵1的泵壳铜套12表面连接有第二温度传感器22；柱塞泵1的小齿轮轴承13处连接有第三温度传感器23；第一温度传感器21、第二温度传感器22和第三温度传感器23均与控制系统3连接。该装置通过在柱塞泵1内部连杆瓦处、泵壳铜套12处、以及小齿轮轴承13处加装温度传感器，利用温度传递的特性，分别对曲轴、十字头以及小齿轮轴内部的润滑油温度进行监测，并且利用PLC控制器31实现对异常温度的工况进行报警和停机保护的操作，可以实时检测润滑油工况，温度异常时可以进行报警，并且自动控制停机，避免设备受损。

优选的方案中，控制系统3包括PLC控制器31和显示器32。结构简单，使用时，PLC控制器31选用西门子S7-200 PLC；显示器32选用LCD1602液晶显示器32；PLC控制器31通过AI模拟量输入接口与所有温度传感器相连，将采集的温度信号处理，计算后通过显示器32进行显示，以便工作人员实时掌握柱塞泵1内部的温度情况。

优选的方案中，第一温度传感器21、第二温度传感器22和第三温度传感器23连接在PLC控制器31的输入端；显示器32连接在PLC控制器31的输出端。结构简单，使用时，温度传感器选用西门子QAE2174.010型号；因润滑油在连杆瓦片11和连杆之间的密闭窄小空间内，所以润滑油、连杆瓦片11、连杆三者之间温度基本相同，又连杆与曲轴、连杆轴承座都是金属相连，导热效果较好，所以通过第一温度传感器21检测连杆瓦片11温度，可以实现对曲轴和连杆轴承座润滑温度的检测；因润滑油在泵壳铜套12和十字头之间的密闭窄小空间内，所以润滑油、泵壳铜套12、十字头三者之间温度基本相同，通过第二温度传感器22检测泵壳铜套12处温度，可以实现对十字头的润滑温度检测；因润滑油位于小齿轮轴承13、小齿轮轴金属之间的密闭窄小的空间内，金属构件导热性好，所以通过第三温度传感器23收集小齿轮轴承13温度，可以实现对小齿轮轴润滑温度的检测；此设计通过热传递的原理，选择了方便装设的位置装设传感器，降低了安装难度。

优选的方案中，控制系统3还包括声光报警器5，声光报警器5与PLC控制器31的输出端连接。结构简单，使用时，声光报警器5选用杭亚YS-01H型号；温度设置有警戒值和危险值，当达到警戒值时，PLC控制器31控制声光报警器5发出警报，提醒工作人员进行手动操作，对温度进行人工控制，避免了直接紧急停机造成相关的作业受到影响。

优选的方案中，发动机4与柱塞泵1之间的电路上装设有继电器6，继电器6与PLC控制器31的输出端连接。结构简单，使用时，继电器6用于紧急断开发动机4电路，当操作人员忽略了警戒值提醒，温度达到提前设定的危险值时，PLC控制器31控制继电器6断开电路，实现紧急停机，当发动机4停机后，柱塞泵1不再工作，温度逐渐降低，从而避免了高温导致设备损坏。

如上所述的适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，安装使用时，柱塞泵1的连杆瓦片11上连接有第一温度传感器21；柱塞泵1的泵壳铜套12表面连接有第二温度传感器22；柱塞泵1的小齿轮轴承13处连接有第三温度传感器23；第一温度传感器21、第二温度传感器22和第三温度传感器23均与控制系统3连接。该装置通过在柱塞泵1内部连杆瓦处、泵壳铜套12处、以及小齿轮轴承13处加装温度传感器，利用温度传递的特性，分别对曲轴、十字头以及小齿轮轴内部的润滑油温度进行监测，并且利用PLC控制器31实现对异常温度的工况进行报警和停机保护的操作，可以实时检测润滑油工况，温度异常时可以进行报警，并且自动控制停机，避免设备受损。

使用时，控制系统3包括PLC控制器31和显示器32，PLC控制器31选用西门子S7-200PLC；显示器32选用LCD1602液晶显示器32；PLC控制器31通过AI模拟量输入接口与所有温度传感器相连，将采集的温度信号处理，计算后通过显示器32进行显示，以便工作人员实时掌握柱塞泵1内部的温度情况。

使用时，第一温度传感器21、第二温度传感器22和第三温度传感器23连接在PLC控制器31的输入端；显示器32连接在PLC控制器31的输出端，温度传感器选用西门子QAE2174.010型号；因润滑油在连杆瓦片11和连杆之间的密闭窄小空间内，所以润滑油、连杆瓦片11、连杆三者之间温度基本相同，又连杆与曲轴、连杆轴承座都是金属相连，导热效果较好，所以通过第一温度传感器21检测连杆瓦片11温度，可以实现对曲轴和连杆轴承座润滑温度的检测；因润滑油在泵壳铜套12和十字头之间的密闭窄小空间内，所以润滑油、泵壳铜套12、十字头三者之间温度基本相同，通过第二温度传感器22检测泵壳铜套12处温度，可以实现对十字头的润滑温度检测；因润滑油位于小齿轮轴承13、小齿轮轴金属之间的密闭窄小的空间内，金属构件导热性好，所以通过第三温度传感器23收集小齿轮轴承13温度，可以实现对小齿轮轴润滑温度的检测；此设计通过热传递的原理，选择了方便装设的位置装设传感器，降低了安装难度。

使用时，控制系统3还包括声光报警器5，声光报警器5与PLC控制器31的输出端连接，声光报警器5选用杭亚YS-01H型号；温度设置有警戒值和危险值，当达到警戒值时，PLC控制器31控制声光报警器5发出警报，提醒工作人员进行手动操作，对温度进行人工控制，避免了直接紧急停机造成相关的作业受到影响。

使用时，发动机4与柱塞泵1之间的电路上装设有继电器6，继电器6与PLC控制器31的输出端连接，继电器6用于紧急断开发动机4电路，当操作人员忽略了警戒值提醒，温度达到提前设定的危险值时，PLC控制器31控制继电器6断开电路，实现紧急停机，当发动机4停机后，柱塞泵1不再工作，温度逐渐降低，从而避免了高温导致设备损坏。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，它包括发动机（4），以及与发动机（4）连接的柱塞泵（1），其特征在于：所述柱塞泵（1）的连杆瓦片（11）上连接有第一温度传感器（21）；柱塞泵（1）的泵壳铜套（12）表面连接有第二温度传感器（22）；柱塞泵（1）的小齿轮轴承（13）处连接有第三温度传感器（23）；第一温度传感器（21）、第二温度传感器（22）和第三温度传感器（23）均与控制系统（3）连接。

2.根据权利要求1所述的适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，其特征在于：所述控制系统（3）包括PLC控制器（31）和显示器（32）。

3.根据权利要求1所述的适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，其特征在于：所述第一温度传感器（21）、第二温度传感器（22）和第三温度传感器（23）连接在PLC控制器（31）的输入端；显示器（32）连接在PLC控制器（31）的输出端。

4.根据权利要求1所述的适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，其特征在于：所述控制系统（3）还包括声光报警器（5），声光报警器（5）与PLC控制器（31）的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的适用于固井压裂柱塞泵的智能控制装置，其特征在于：所述发动机（4）与柱塞泵（1）之间的电路上装设有继电器（6），继电器（6）与PLC控制器（31）的输出端连接。