2500型壓裂泵車自動控制系統功能設計

張杰

(中石油川慶鉆探工程有限公司井下作業公司，四川 成都 610051)

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2500型壓裂泵車自動控制系統功能設計

張杰

(中石油川慶鉆探工程有限公司井下作業公司，四川 成都 610051)

2500型壓裂泵車自動控制系統功能設計有單泵單獨控制、機組泵車編組控制、機組泵車自動定排量定壓力控制、機組總急?？刂?、機組總快捷?？刂频取榇耍O置有關功能按鍵來實現各項控制，設置軟件界面(包括信息屏面、主運行屏面、單泵主運行屏面、單泵校準屏面1、單泵校準屏面2)來直觀地顯示各項控制的運行狀態。

壓裂泵；壓裂車；自動控制系統；單泵控制；定排量控制；定壓力控制；按鍵功能；軟件界面

1　控制功能設置

最新設計的2500型壓裂泵車自動控制系統(圖1)與以前的自動控制系統[1]有所不同，單泵單獨控制、機組泵車編組控制、機組泵車自動定排量定壓力控制、機組總急?？刂?、機組總快捷?？刂频裙δ茉O置設計要求更高。

1)單泵單獨控制包括發動機啟動、發動機停止、發動機急停、快捷停(一鍵怠速、空檔、車)、檔位設定、油門升降、超壓復位、試壓測試。

2)機組編組控制將某些泵車設置為一組，選定該組后同時控制其檔位和油門。編組后的控制包括檔位控制、油門控制、快捷?？刂?。

3)定排量定壓力控制將某些泵車設置為自動模式，然后設定一個排量值，設定一個壓力值。根據設定的壓力值，劃分為3個區間：①當壓力低于設定壓力的小區間時，設置為自動模式的泵車將根據設定的排量值自動調節檔位和油門，讓機組內所有大泵實際瞬時排量之和達到設定的排量，作業過程中參與工作的泵車出現故障后，設置為自動的泵車能自動提高排量，維持機組內所有泵車的瞬時排量之和為設定排量。②當壓力介于設定壓力的小區間和大區間之間時，當設定排量值大于所有大泵實際累計排量時，設置為自動模式的泵車將會維持當前的檔位和油門控制，而不會提高設置為自動模式的泵車檔位；但當將設定排量改變使之比大泵累計排量小時，將會自動調節檔位和油門使之維持在設定排量值。③當壓力大于設定壓力大區間時，按照從10#到1#泵車的順序，泵車將會自動降低檔位，先是10#泵車檔位逐次下降，在10#泵車檔位降至空檔后，9#泵車檔位將會逐次下降；如果實際大泵壓力始終高于設定壓力值高區間，將會逐次降低每臺設置為自動模式泵車的檔位，直至所有設置為自動模式的泵車其檔位均降為空檔。

4)機組總急停控制按“急停”鍵并確認后，將對網絡上所有泵車進行發動機急?？刂?。

5)機組總快捷停控制按“快捷?！辨I并確認后，將對網絡上所有泵車進行快捷?？刂?空檔，怠速，剎車同時完成)。再次按鍵并確認后，將取消快捷停保持狀態。只有快捷停狀態取消后，才可能對泵車進行檔位和油門控制。

2　按鍵功能設置

1)急停分單臺泵車的發動機急停操作和整個網絡上所有泵車發動機急停操作。在運行屏面上按急停鍵，隨后按確認鍵后，即對整個網絡上所有泵車發動機進行急停操作；若在運行屏面上不小心按了急停鍵，再次按急停鍵即可取消操作。在選中單臺泵車進行操作后，單獨按該鍵，即可對選中的泵車發動機進行單臺急停操作。

2)熄火只有在選中泵車進行操作后，按該鍵才能生效，即對選中的泵車發動機進行單臺熄火操作。

3)大泵效率在運行屏面上，按該鍵即可輸入大泵效率。輸入大泵效率后，顯示的實際排量=傳感器測得的實際排量×大泵效率。相應的各個檔位最大排量=理論最大排量×大泵效率。

4)校零/信息可實現屏面切換到信息屏面的操作或大泵壓力傳感器校零的操作。在運行屏面按該鍵即進入信息屏面。在進入到單臺泵車的校準屏面1后，按該鍵即對選中的泵車的大泵壓力傳感器進行校零操作。

5)校滿/運行可實現屏面切換操作或大泵壓力傳感器校滿操作。在信息屏面上按該鍵即進入到中文運行屏面，在中文運行屏面上按該鍵即進入英文運行屏面；在英文運行屏面上按該鍵進入中文運行屏面。在進入到單臺泵車校準屏面1后，按該鍵即對選中泵車的大泵壓力傳感器進行校滿操作。

6)試壓/儀表可實現屏面切換或試壓操作。在選中單臺泵車后，按該鍵，即對選中的單臺泵車進行試壓操作；在運行界面按該鍵，即對儀表車內手動控制油門進行設置。

7)模式選擇在運行屏面上按該鍵，輸入的模式功能對整個網絡上所有泵車生效；但在自動作業已經運行開始后，輸入的手動模式只對設置為手動模式的泵車生效；在選中單臺泵車后，按該鍵輸入的模式功能只對單臺泵車生效。

8)復位選中某臺泵車后，按該鍵，即對該臺泵車進行超壓復位操作。

9)開始/啟動自動作業(定排量定壓力)開始按鍵或單臺車發動機啟動。在運行屏面上按該鍵，對應的功能為自動作業開始；在選中某臺泵車后按該鍵，對應的功能為選中泵車的發動機啟動功能。

10)設/選壓力設定整個機組超壓保護值功能。在運行屏面上按該鍵，對應功能為設定整個機組的超壓保護值。

11)快捷停指發動機回怠速，傳動箱空檔，剎車狀態。分整個機組的快捷停功能或單泵車的快捷停功能或組的快捷停功能。在運行屏面上按該鍵，選擇確認后，即對整個機組所有泵車進行快捷停操作；若在運行屏面上不小心按到該鍵，再次按快捷停，可取消該操作。選擇單泵車操作后，按該鍵，即執行單臺泵車快捷停操作。選擇某組操作后，按該鍵，即執行整個組內泵車快捷停操作。另外，快捷停操作為保持的按鍵，在按鍵泵車執行快捷停功能后，可看到相應泵車顯示檔位值變為“B”，并閃爍，在該狀態下，泵車不能執行換檔或油門升降操作。再次按鍵，可取消快捷停狀態。另外單泵車的快捷停，組快捷停和整個機組的快捷停相互切換，如按鍵總快捷停后，網絡上所有泵車快捷停；若該時再按總機組快捷停并確認后，所有泵車取消快捷停狀態。但也可選擇其中某臺泵車，將其單獨取消快捷停，也可選擇某組，將該組內泵車取消快捷停狀態。

12)檔位設定分組的檔位設定或單泵車檔位設定。選中單臺泵車后，按該鍵即可對單臺泵車進行檔位控制；選中某組進行操作后，按該鍵即可對該組內泵車進行檔位設定。在泵車設為自動定排量定壓力后，不能執行該操作。

13)油門升分組油門升或單泵油門升功能。選中單臺泵車，按該鍵即對單臺泵車進行油門升控制；選中某組按該鍵，即可對該組內泵車進行油門升控制。在泵車設為自動定排量定壓力后，不能執行該操作。

14)油門降分組油門降或單泵油門降功能。選中單臺泵車，按該鍵即對單臺泵車進行油門降控制；選中某組按該鍵，即可對該組內泵車進行油門降控制。在泵車設為自動定排量定壓力后，不能執行該操作。

15)確認指退出屏面的操作或某些按鍵功能確認操作。

16)1#操作在運行屏面，按該鍵即表示選中第1臺泵車進行操作，再次按該鍵到選中泵車的校準屏面1，再次按鍵即到選中泵車的校準屏面2。

17)2#～10#操作與1#操作類似。

18)1#運行在運行屏面上按該鍵即切換到1#泵車的單泵運行屏面。在1#泵車的單泵運行屏面上按該鍵再次切換到運行屏面。

19)2#～10#運行與1#運行類似。

3　界面功能設置

3.1信息屏面

信息屏面是系統的初始頁面，計算機通電后即進入該屏面。信息屏面顯示軟件名稱、軟件零件號與版本號及整個機組的網絡連接情況，在該屏面上按“校滿/運行”鍵進入中文主屏面；在信息屏面上按“急停”鍵出現“確定要退出應用程序”的提示屏面，重按“急?！辨I取消后退出返回到信息屏面；按“確認”鍵退出應用程序進入到人機界面的系統屏面。網絡建立也在該屏面，具體操作為：選擇當前通訊線已連接好，且通電的車，將光標移到該車牌號或對應提示按鈕處并輸入數據1，按“確認”鍵即可。

3.2主運行屏面

該屏面顯示各重要作業參數值、設定值以及各種警告或信息提示，并顯示井口數據的曲線。在信息屏面按“校滿/運行”鍵進入中文主運行屏面；在中文主運行屏面按“校滿/運行”鍵進入英文主運行屏面；在英文主運行屏面按“校滿/運行”鍵進入中文主運行屏面。在中文屏面上的操作均為中文公制，在英文屏面上的操作均為英文英制。

3.3單泵主運行屏面

共包括10個泵車的單泵運行屏面。該屏面顯示當前泵的詳細參數值和警告提示，并顯示當前大泵排量和大泵壓力的曲線。在主運行屏面上，按鍵#泵運行即可進入該單泵運行屏面；在單泵運行屏面上，再次按鍵#泵運行屏面即可再次回到主運行屏面，或按鍵“確認”也可回到主運行屏面。從英文主運行屏面按對應鍵到英文的單泵主運行屏面，在中文主運行屏面上按對應的鍵到中文的單泵主運行屏面。

3.4單泵校準屏面1

包括共10個泵車的單泵校準屏面1。該屏面包括試壓時間設置、大泵壓力校準、大泵排量校準、發動機和大泵的系統參數設置以及油門控制的設置。從英文主運行屏面按對應鍵到英文的單泵校準屏面1；在中文主運行屏面上按對應的鍵到中文的單泵校準屏面1。

3.5單泵校準屏面2

包括共10個泵車的單泵校準屏面2。該屏面包括傳動箱油溫校準、傳動箱油壓校準、大泵油溫校準、大泵油壓校準、傳動箱高油溫報警值設定與低油壓報警值設定、大泵高油溫報警值設定與低油壓報警值設定、發動機高油溫報警值設定與低油壓報警值設定、泵車牌號和大泵柱塞尺寸設定。從英文主運行屏面按對應鍵到英文的單泵校準屏面2，在中文主運行屏面上按對應的鍵到中文的單泵校準屏面2。

[1]池源，范毅，張世安.新型壓裂車電氣自動控制系統設計技術[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2012，34(5X)：343～344.

[編輯]帥群

2016-07-02

張杰(1972-)，男，工程師，現從事井下作業裝備管理工作,13880176777@126.com。

TE934.2

A

1673-1409(2016)29-0070-03

[引著格式]張杰.2500型壓裂泵車自動控制系統功能設計[J].長江大學學報(自科版), 2016,13(29):70～72.