一種壓裂用液面自動控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種壓裂用液面自動控制系統(tǒng)，包括液壓控制器，液壓控制器分別與電磁閥、泵速選擇開關、變量泵和液位計同時信號連接，液位計安裝在混配罐中，電磁閥與旋轉油缸信號連接，旋轉油缸轉動軸一端與電位計的觸頭連接；變量泵與定量馬達傳動連接，定量馬達與吸入泵傳動連接，吸入泵與混配罐的連通管路上設置有吸入閥，吸入閥與旋轉油缸轉動軸另一端連通，混配罐下部出口管路上設置有排出泵。本實用新型的裝置，在壓裂液混配過程中采用自動控制的方式達到混配罐吸入、排出動態(tài)平衡，保證作業(yè)過程中不溢罐、不抽空。
【專利說明】一種壓裂用液面自動控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于油氣鉆采設備【技術領域】，涉及一種壓裂用液面自動控制系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 在油氣開采行業(yè)，為了保證油氣井增產、增效，加沙壓裂成為了主要的手段，而壓 裂液的快速混配與產出成為了不得不關注的問題。壓裂液混配是指將液體、支撐劑、添加劑 按一定的比例在混配罐中均勻混合，然后向外泵送不同沙比、不同粘度的混配液，在此過程 中需避免液面過高造成溢流，液位過低造成離心泵空吸。
[0003] 現有的液面控制方式有兩種，一種是手動控制模式，即通過人為操作吸入閥、吸入 泵開度進行控制；一種是自動控制模式，即通過采用可編程邏輯控制器實現閥位的自動監(jiān) 控與調節(jié)。手動操作方式由于人為因素干擾大，使得控制精度低、液面波動較大；而傳統(tǒng)基 于PLC的自動控制方式，雖可以達到較好的控制精度，但環(huán)境因素影響較大，低溫環(huán)境中不 得不依賴加熱器才可以正常使用，且硬件成本較高。 實用新型內容
[0004] 本實用新型的目的是提供一種壓裂用液面自動控制系統(tǒng)，解決了現有技術中存在 的手動控制精度低、液面波動大；自動控制受環(huán)境影響大，適用性差的問題。
[0005] 本實用新型所采用的技術方案是，一種壓裂用液面自動控制系統(tǒng)，包括液壓控制 器，液壓控制器分別與電磁閥、泵速選擇開關、變量泵和液位計同時信號連接，液位計安裝 在混配罐中，電磁閥與旋轉油缸信號連接，旋轉油缸轉動軸一端與電位計的觸頭連接；變量 泵與定量馬達傳動連接，定量馬達與吸入泵傳動連接，吸入泵與混配罐的連通管路上設置 有吸入閥，吸入閥與旋轉油缸轉動軸另一端連通，混配罐下部出口管路上設置有排出泵。
[0006] 本實用新型的壓裂用液面自動控制系統(tǒng)，其特點還在于：所述的電磁閥采用高速 動作開關閥。
[0007] 本實用新型的有益效果是：
[0008] 1)本實用新型的設計思路是，首先由混配能力決定吸入泵轉速，再由吸入閥開口 調整吸入排量。當混配罐排出等于吸入時，保持吸入閥開口；當混配罐排出大于吸入時，t匕 例加大吸入閥開口；當混配罐排出小于吸入時，比例減小吸入閥開口。
[0009] 2)吸入泵轉速的選擇。通過泵速開關來選擇吸入泵轉速。吸入泵轉速分兩擋，當 混配能力小于20bbl/min時，將開關打到低速檔，保證了正?；炫涞耐瑫r減少了吸入泵的 磨損，大大提高了吸入泵的使用壽命；當混配能力大于20bbl/min時，由于吸入泵供水能力 的限制，此時需要把開關打到高速檔。吸入泵的高低速切換設計，操作簡單、控制靈活且節(jié) 約了吸入泵的使用壽命。
[0010] 3)吸入閥開口的調整。由液壓控制器、反饋信號元件、閥口控制元件組成閉環(huán)控制 系統(tǒng)。反饋信號實時反應的是液面或旋轉油缸位置的實際值，當實際值與設定值不相符時， 需要調整輸出信號，控制閥開口隨動變化。
[0011] 4)重要控制元件的選擇。液壓控制器為工程機械用可編程控制器，能夠進行獨立 的數據采集、處理、存儲、輸出控制，沖擊加速度高達300m/S2,防護等級為IP67,工作溫度 為-40?70° C，能完全滿足混配作業(yè)現場環(huán)境惡劣，工作溫度變化大、高震動、高沖擊、強 電磁干擾的要求。電磁閥選用高速動作開關閥，它是一種集成了功率放大器的帶零重疊閥 芯的可換向液壓調節(jié)閥，在3. 5mS內就可完成一個行程，能高效、快速的動作，即可滿足液 面快速調整的高要求。
[0012] 5)在壓裂液混配過程中采用自動控制的方式達到混配罐吸入、排出動態(tài)平衡，保 證作業(yè)過程中不溢罐、不抽空。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型液面自動控制裝置的結構示意圖。
[0014] 圖中，1.液壓控制器，2.電磁閥，3.泵速選擇開關，4.變量泵，5.定量馬達，6.吸 入泵，7.吸入閥，8.旋轉油缸，9.電位計，10.混配罐，11.液位計，12.排出泵。

【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0016] 參照圖1，本實用新型裝置的結構是，包括液壓控制器1，液壓控制器1分別與電磁 閥2、泵速選擇開關3、變量泵4和液位計11同時信號連接，液位計11安裝在混配罐10中， 電磁閥2與旋轉油缸8信號連接，旋轉油缸8轉動軸一端（圖中右側為伸出方向）與電位 計9的觸頭連接；變量泵4與定量馬達5傳動連接，定量馬達5與吸入泵6傳動連接，吸入 泵6與混配罐10的連通管路上設置有吸入閥7,吸入閥7與旋轉油缸8轉動軸另一端（圖 中左側為底端）連通，混配罐10下部出口管路上設置有排出泵12。
[0017] 本實用新型裝置的控制過程是，
[0018] 采用先選擇吸入泵6轉速再控制吸入閥7開口的方式控制吸入流量，吸入泵6轉 速由泵速選擇開關3選定，一旦選擇確定，吸入泵6將定排量輸出。吸入閥7則由旋轉油缸 8代替人工比例實現自動打開或關閉，而旋轉油缸8的動作由旋轉油缸油路來控制，具體的 控制方法為：
[0019] 1)利用電磁閥2的動作頻率、換向來控制旋轉油缸8的油路。電磁閥2采用高速 動作開關閥，動作頻率由液壓控制器1輸出信號決定，電磁閥2通電后會實現兩種狀態(tài)效 果，即根據信號大小控制旋轉油缸8的油路流量大小，從而控制旋轉油缸8的轉動速度，根 據信號方向控制油路換向，即可實現旋轉油缸8的正反轉。
[0020] 2)利用實時變化并反饋的信號來重新調整液壓控制器1的輸出信號。具體方法 為：本實用新型設計為閉環(huán)控制系統(tǒng)，液壓控制器1通過采集反饋的電位計9、液位計11信 號與設定信號進行比較并輸出控制信號。液位計11實時反饋液位信號，電位計9反饋吸入 閥7的開口信號，當反饋值與液壓控制器1設定值出現差值時，液壓控制器1通過比較、分 析、計算調整輸出信號，使得液面下降時，吸入閥6開口調大以加大輸入流量；液面上升時， 吸入閥6開口調小以減小輸入流量，從而控制液面的動態(tài)平衡。
【權利要求】
1. 一種壓裂用液面自動控制系統(tǒng)，其特點在于：包括液壓控制器（1)，液壓控制器（1) 分別與電磁閥（2)、泵速選擇開關（3)、變量泵（4)和液位計（11)同時信號連接，液位計 (11)安裝在混配罐（10)中，電磁閥⑵與旋轉油缸⑶信號連接，旋轉油缸⑶轉動軸一 端與電位計（9)的觸頭連接；變量泵（4)與定量馬達（5)傳動連接，定量馬達（5)與吸入泵 (6)傳動連接，吸入泵（6)與混配罐（10)的連通管路上設置有吸入閥（7)，吸入閥（7)與旋 轉油缸（8)轉動軸另一端連通，混配罐（10)下部出口管路上設置有排出泵（12)。
2. 根據權利要求1所述的壓裂用液面自動控制系統(tǒng)，其特點在于：所述的電磁閥（2) 采用高速動作開關閥。
【文檔編號】F15B9/09GK203892279SQ201420250179
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權日:2014年5月15日
【發(fā)明者】宋學蓮, 張正祖, 戴啟平, 李小兵, 彭俊威 申請人:寶雞石油機械有限責任公司