专利名称：智能变频控制压裂泵组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能变频控制压裂泵组。
背景技术：
目前，在煤层气开采过程中需要向压裂孔中注入各种腐蚀性不强的液体，如清水、砂浆、水溶性混合液体等，用于进行注浆、喷砂、射孔、管线试压、堵水、压裂等作业。在向压裂孔内注入液体时需要使用压裂泵组进行作业，现有的压裂泵组如中国专利2010202886029公开的一种“全自动变频控制煤矿井下压 裂泵组”，该压裂泵组包括机架，在机架上安装有防爆变频电机及通过传动机构与防爆变频电机的动力输出端传动连接的柱塞泵，防爆变频电机和传动机构构成了驱动柱塞泵动作的电机驱动机构。压裂泵组还包括变频控制系统和与柱塞泵的液体输出口连通的注射液输出管路，变频控制系统包括控制电路及由控制电路控制连接的变频器，注射液输出管路中设有用于检测注射液输出管路中液体流量和压力并与控制电路的信号输入端连接的流量传感器和压力传感器，变频器的信号输出端与防爆变频电机控制连接。工作时流量传感器和压力传感器将所测得的反馈信号输入控制电路中，再由变频器根据反馈信号对防爆变频电机的输出转速进行无极调节，进而控制注射液输出管路中的液体流量。现有的压裂泵组存在的问题在于变频器一般设置于户外，操作人员只能通过户外手动操作实现对变频器的控制，操作人员的劳动强度较大，而且遇到雨、雪等特殊天气，对变频器的操控显得特别麻烦；同时构成压裂泵组的各部件均设置在一个机架上，整个机架的重量重且占用的空间较大，在往井下等工作场地运输时非常的不便。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种变频器可方便控制的智能变频控制压裂泵组。为了解决上述问题，本实用新型的技术方案为智能变频控制压裂泵组，包括柱塞泵及驱动所述柱塞泵动作的变频电机，所述柱塞泵的液体输出口上连通有安装有流量传感器和输出液压力传感器的注射液输出管路，所述的压裂泵组还包括控制所述变频电机转速的变频控制系统，所述的压裂泵组还包括具有信号输入、输出端的PLC控制器,所述PLC控制器的信号输入端与所述流量传感器和输出液压力传感器的信号输出端采样连接，所述PLC控制器信号输出端与所述变频控制系统的输入端控制连接，所述的压裂泵组还包括与所述PLC控制器通信连接并根据所述PLC控制器的采样结果对所述变频控制系统操控的工控机系统。所述的工控机系统包括设置于现场的现场工控机和通过以太网与所述PLC控制器相连的远程工控机。所述的变频电机通过传动机构与所述的柱塞泵传动连接,所述的传动机构包括通过第一联轴器与所述变频电机的动力输出端传动连接的减速机，所述减速机的输出端通过第二联轴器与所述的柱塞泵的输入端传动连接，所述的压裂泵组还包括分别用于所述变频电机、减速机和柱塞泵安装固定的电机座、减速机座和柱塞泵座，所述的电机座与所述的减速机座通过第一螺栓、螺母连接结构可拆连接，所述的减速机座与柱塞泵座通过第二螺栓、螺母连接结构可拆连接。所述的变频电机上设有分别用于检测所述变频电机温度和转速的电机温度传感器和转速传感器，所述电机温度传感器和转速传感器的信号输出端与所述PLC控制器的信号输入端采样连接。所述的压裂泵组还包括用于对所述柱塞泵的活塞进行润滑的润滑系统，所述的柱塞泵上设有分别用于检测相应润滑油的压力和温度的润滑油压力传感器和润滑油温度传感器，所述润滑油压力传感器和润滑油温度传感器的信号输出端与所述PLC控制器的信号输入端采样连接。所述的变频电机为防爆变频电机。本实用新型的有益效果为由于工控机体积小、重量轻和携带方便，可以将工控机 置于环境较于稳定的房间内，流量传感器和压力传感器的反馈情况在工控机上显示，工控机通过PLC控制器和变频控制系统控制变频电机的输出转速，以改变液体输出管路中的液体流量。操作人员只需操作工控机就能实现对液体输出管路中液体流量的控制，工作劳动强度较低，同时可以不受外部恶劣环境的影响而轻松的实现对变频器的控制。进一步的，通过将电机、减速机和柱塞泵分别安装在相对独立的电机座、减速机座和柱塞泵座上，电机、减速机和柱塞泵三部件单独模块化设计，在向井下等不同工作场所运输时，运输过程安全方便；运输到工作场地时，再现场组装，十分方便。
图I是本实用新型实施例的结构示意图；图2是图I的俯视图。
具体实施方式
智能变频控制压裂泵组的实施例如图f 2所示包括电机座14、通过第一螺栓、螺母连接结构与电机座14可拆连接的减速机座12和通过第二螺栓、螺母连接结构与减速机座12可拆连接的柱塞泵座11，电机座14上固定安装有防爆变频电机10，减速机座12上固定安装有减速机8，柱塞泵座11上固定安装有柱塞泵6。防爆变频电机10的动力输出端通过第一联轴器9与减速机8的输入端传动连接,减速机8的输出端通过第二联轴器7与柱塞泵6传动连接。柱塞泵6的液体输出口上连通有注射液输出管路2，在注射液输出管路2上设有用于检测注射液输出管路2中液体的流量和压力的流量传感器20和输出液压力传感器21，压裂泵组还包括PLC控制器19及与PLC控制器19通信连接的工控机系统，工控机系统包括设置于现场的现场工控机17-1和通过以太网18与PLC控制器相连的远程工控机17-2，工控机系统中的各工控机可根据PLC控制器的采样结果对变频控制系统16操控。流量传感器20和输出液压力传感器21的信号输出端均与PLC控制器19的信号输入端米样连接，PLC控制器19的信号输出端与变频控制系统16控制连接，变频控制系统16与防爆变频电机控制连接。压裂泵组还包括用于对柱塞泵6的活塞进行润滑的润滑系统13，柱塞泵6上设有分别用于检测相应润滑油的压力和温度的润滑油压力传感器22和润滑油温度传感器，柱塞泵6上还设有压力超值报警保护装置23，润滑油压力传感器22、润滑油温度传感器和压力超值报警保护装置23的信号输出端与PLC控制器的信号输入端采样连接。防爆变频电机10上设有分别用于检测防爆变频电机10温度和转速的电机温度传感器25和转速传感器24,电机温度传感器25和转速传感器24的信号输出端与PLC控制器19的信号输入端采样连接。图中A、B、C、D、E、F和G分别表示用于输出液压力传感器21、流量传感器20、润滑油压力传感器22、润滑油温度传感器、压力超值报警保护装置23、转速传感器24和电机温度传感器25的信号接入端，H表示与变频控制系统16相连的接出端；图中件5表不柱塞泵6的液体输出口 ；件4表不泄压阀；件I表不压力表；件26表不用于对润滑系统13进行冷却的冷却水箱。使用时，将工控机17和变频控制系统置于况井上，将防爆变频电机10、减速机8和柱塞泵6置于井下，流量传感器3和压力传感器I的反馈信号在工控机系统的现场工控机17-1和远程工控机17-2上显示，人工操作对应工控机，工控机经PLC控制器19控制变频器系统16,变频器控制器系统16根据输入的实时工况信号向防爆电机10输出控制信号,改变 防爆变频电机10转速，使得防爆变频电机10的输出转速满足工况要求，如果不满足，通过流量传感器3和压力传感器I新采集到的反馈信号，重新调整防爆变频电机10的转速，直至防爆变频电机10满足工况实际要求。本实施例常用于井下煤层气开采中压裂施工，煤矿井下煤层注水。现场工控机17-1进行现场操控，远程工控机17-2进行远程操控，当然在本实用新型的其它实施例中，当防爆变频电机为普通变频电机时，本智能变频控制压裂泵组也可以用于工业中高压清洗领域，其自动变频控制系统安全可靠，且可以实现高压清洗时所需清洗液流量压力的无极调节；现场工控机和远程工控机还可以只有一个；当然电机座、减速机座和柱塞泵座还可以一体设置。
权利要求1.智能变频控制压裂泵组，包括柱塞泵及驱动所述柱塞泵动作的变频电机，所述柱塞泵的液体输出口上连通有安装有流量传感器和输出液压力传感器的注射液输出管路，所述的压裂泵组还包括控制所述变频电机转速的变频控制系统，其特征在于所述的压裂泵组还包括具有信号输入、输出端的PLC控制器，所述PLC控制器的信号输入端与所述流量传感器和输出液压力传感器的信号输出端采样连接，所述PLC控制器信号输出端与所述变频控制系统的输入端控制连接，所述的压裂泵组还包括与所述PLC控制器通信连接并根据所述PLC控制器的采样结果对所述变频控制系统操控的工控机系统。
2.根据权利要求I所述的压裂泵组，其特征在于所述的工控机系统包括设置于现场的现场工控机和通过以太网与所述PLC控制器相连的远程工控机。
3.根据权利要求I所述的压裂泵组，其特征在于所述的变频电机通过传动机构与所述的柱塞泵传动连接，所述的传动机构包括通过第一联轴器与所述变频电机的动力输出端传动连接的减速机，所述减速机的输出端通过第二联轴器与所述的柱塞泵的输入端传动连接，所述的压裂泵组还包括分别用于所述变频电机、减速机和柱塞泵安装固定的电机座、减速机座和柱塞泵座，所述的电机座与所述的减速机座通过第一螺栓、螺母连接结构可拆连接，所述的减速机座与柱塞泵座通过第二螺栓、螺母连接结构可拆连接。
4.根据权利要求I所述的压裂泵组，其特征在于所述的变频电机上设有分别用于检测所述变频电机温度和转速的电机温度传感器和转速传感器，所述电机温度传感器和转速传感器的信号输出端与所述PLC控制器的信号输入端采样连接。
5.根据权利要求I所述的压裂泵组，其特征在于所述的压裂泵组还包括用于对所述柱塞泵的活塞进行润滑的润滑系统，所述的柱塞泵上设有分别用于检测相应润滑油的压力和温度的润滑油压力传感器和润滑油温度传感器，所述润滑油压力传感器和润滑油温度传感器的信号输出端与所述PLC控制器的信号输入端采样连接。
6.根据权利要求I飞任意一项所述的压裂泵组，其特征在于所述的变频电机为防爆变频电机。
专利摘要本实用新型涉及智能变频控制压裂泵组，包括柱塞泵及驱动柱塞泵动作的变频电机，柱塞泵的液体输出口上连通有安装有流量传感器和输出液压力传感器的注射液输出管路，压裂泵组还包括控制变频电机转速的变频控制系统，压裂泵组还包括具有信号输入、输出端的PLC控制器，PLC控制器的信号输入端与流量传感器和输出液压力传感器的信号输出端采样连接，PLC控制器信号输出端与变频控制系统的输入端控制连接，压裂泵组还包括与PLC控制器通信连接并根据PLC控制器的采样结果对变频控制系统操控的工控机系统。本实用新型通过可近程和远程操控的工控机系统，实现了变频控制系统的方便控制。
文档编号F04B49/06GK202545207SQ201220137128
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者冯立杰, 张世斌, 张立坡, 王东, 王光明, 翟连矿, 赵健, 赵振渠 申请人:河南易安能源科技有限公司