2500型壓裂泵車電氣控制系統最新設計

黎宗琪，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型壓裂泵車電氣控制系統最新設計

黎宗琪，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)

最新設計的2500型壓裂泵車電氣控制系統主要有本地自動控制箱、儀表箱、便攜式遠程控制器。而其中本地自動控制箱是電氣控制系統的心臟所在之處，它能實現壓裂車的啟動、調速、換檔、停機、發動機/傳動箱/壓裂泵等系統的故障報警、發動機轉速、大泵排量、實際施工壓力、壓力預制、超壓保護等基本控制功能。該自動控制系統使得2500型壓裂泵車更符合油田壓裂現場的作業要求。

壓裂泵；壓裂車；電氣控制系統；自動控制箱

最新設計的2500型壓裂泵車電氣控制系統(圖1)與以前的電氣自動控制系統[1]有所不同，本地自動控制箱、儀表箱、便攜式遠程控制器以及各傳感器、插接件等組成結構設計要求更高。該系統具備的泵車車臺啟動發動機、遠程啟動發動機、車臺遠控啟動互鎖、快捷停(一鍵怠速，空檔，剎車)、車臺遠控雙停機、定壓力自動作業、定排量自動作業等實用功能更加符合油田壓裂現場實際。

圖1　2500型壓裂泵車電氣系統組成

1　本地自動控制箱

1.1功能

本地自動控制箱設置于主駕駛室一側，可對單臺或多臺壓裂泵車實施操作控制。它能實現壓裂車的啟動、調速、換檔、停機、發動機/傳動箱/壓裂泵等系統的故障報警、發動機轉速、大泵排量、實際施工壓力、壓力預制、超壓保護等基本控制功能，還能對整機組進行定壓力自動作業操作和定排量自動作業操作。該控制箱具有防震和防潮功能。

1.2結構

本地自動控制箱容納了電氣控制核心元件，是電氣控制系統的“心臟”所在之處，各種信號的輸入/輸出與控制命令的完成都依托于它。箱內安裝有各種連接端子以及繼電器、放大器、開關電源、啟動繼電器、PLC、交換機、信號處理以及信號轉換的設備等。箱體左側設有：3芯插座1個，供外接采集器電源；5芯通訊插座4個，從上到下依次是采集器通訊、遠程控制通訊、通訊 1&2；70芯插座1個、40芯插座2個，用于引電源、外部傳感器信號、電磁閥信號入控制箱。

本地自動控制箱采用不銹鋼材料；使用底部鋼絲繩減震器，以確保箱內的電氣元件不受振動而損壞；設有密閉防水防塵裝置，防護等級可以達到54級別；箱蓋上貼有接頭插接指示以及大泵運行參數表格，箱內接線均有清晰的標記，以便檢修。臺上還裝有機械儀表箱，內置發動機、傳動箱、大泵油壓表各1塊，發動機直感式水溫、傳動箱直感式油溫表各1塊，啟動油壓表1塊，盤根潤滑氣壓表1塊，盤根潤滑氣壓調節閥1個，風扇主油壓表、風扇補油壓表各1塊。

1.3面板設置

2)保險及保險座：面板安裝保險座，內裝有不同規格的的保險管，保證在電路過流時熔斷保護其他電器元件的安全。

3)扭擲開關：開關從左到右、從上到下依次為主電源、控制箱電源、照明、加熱爐、啟動馬達、電器加熱控制開關。

4)工作指示燈：加熱設備工作指示信號，從上到下依次是加熱爐、加熱器工作指示。

5)急停開關：用于在工作過程中，緊急情況下的停車，一般情況下不建議使用。

6)鑰匙開關：用于發動機啟停。

7)發動機綜合表：顯示發動機的技術參數。

8)傳動箱綜合表：顯示傳動箱的技術參數。

甲狀腺功能亢進是內分泌科常見的疾病，是由于甲狀腺激素合成異常，致使患者內分泌紊亂、代謝亢進等。臨床表現為心悸、視力下降、體重降低等，如不能及時控制，則會危及患者神經系統、心血管系統、腎臟等。對患者生命及正常生活造成不利影響[1] 。故早診斷、早治療，對甲狀腺功能亢進患者尤為重要。本文以我院收治的甲狀腺功能亢進患者為例，探討尿常規檢驗對其的診斷價值?，F詳細報告如下。

9)電壓表：用于顯示底盤電瓶電壓。

10)氣壓表：用于顯示儲氣罐壓力值。

11)計算機顯示器：自動控制系統計算機操作屏幕顯示器，各類數據信息均可以直觀顯示并綜合分析。

1.4柜內設置

1)接線端子：主要用于電路中節點分流，包括普通的接線端子、二極管端子、接線端子等。

2)啟動繼電器：在啟動發動機時提供一個信號使發動機得電啟動。

3)傳動箱繼電器：為傳動箱的控制提供邏輯信號。

4)計算機：整個自動控制的核心部件，用計算機箱體裝載各類模塊，將采集來的數據進行邏輯分析并根據條件發出各種指令。

5)網關：1939 讀數據，進行以太網通訊。

6)交換機：用于組建臺上自動控制系統和遠程控制系統以及泵車間聯網。

7)放大驅動板：可調節輸出。

8)開關電源：分別為電路提供12V和5V的穩壓直流電壓。

2　臺上儀表箱

臺上儀表箱設置于主駕駛室一側且緊挨臺上自動控制箱，內置發動機油壓表、傳動箱油壓表、大泵油壓表各1塊，發動機直感式水溫表、傳動箱直感式油溫表各1塊，啟動油壓表1塊，盤根潤滑氣壓表1塊，盤根潤滑氣壓調節閥1個，風扇主油壓表、風扇補油壓表各1塊。以便于巡視泵工即時直觀的了解發動機、傳動箱、大泵等各部位的工作狀態，盡早對可能出現的問題做出有效反應。

3　便攜式遠程控制器

在現場壓裂作業時，便攜式遠程控制器可用于遠距離控制單臺壓裂泵車或者多臺泵機組?？紤]到現場壓裂作業時排出口壓力較高，直接采集與控制的危險性較大，使用便攜式遠程控制器進行遠程采集與控制既方便又安全。該控制箱不僅可以實現單臺壓裂泵車的停機、油門調節、換檔、故障檢測、一鍵怠速等控制功能，還可以采集到泵車內發動機、傳動箱、大泵的故障報警、超壓報警、傳動箱鎖定等各部件狀態，以及發動機轉速、大泵瞬時排量與累積排量、大泵排出壓力值，并通過計算機數據設置也可以實現超壓報警、超壓回怠空檔剎車等功能。

便攜式遠程控制器采用具有防振、防潮功能的軍用手持平板電腦，體積小，方便攜帶，操作界面與臺上控制箱電腦顯示相同，并保持各個數據同步顯示，與臺上遠控箱體內的計算機通過RJ45以太網線保持同步工作，有效的保證了使用者在壓裂車高壓工作環境的人身安全。

便攜式遠程控制器配套使用部件有：①50m信號連接電纜，用于連接配套壓裂設備和工業平板電腦，用于設備的控制信號傳輸。②1.5m的RJ45接頭轉6芯航空接頭，用于連接平板電腦和50m現場連接電纜。③100V～240V AC 交流電源適配器，用于工業平板電腦的電池充電和供電。

4　傳感器

1)溫度/壓力一體變送器：用于發動機、傳動箱、大泵采集溫度/壓力數據，將信號輸給計算機模塊進行邏輯分析。

2)壓力傳感器：在系統中的氣罐上設置有規格為 200PSI的傳感器，以采集實時氣壓數據。

5　結語

2500型壓裂泵車主要用于油氣田深井、中深井的各種壓裂作業。它可以單機進行施工作業，也可以多臺設備組成機組與其它設備實現聯機作業。每臺設備通過數據線進行連接，設備之間相互串聯形成環形網絡，各臺設備的發動機、傳動箱、壓裂泵等信號和數據通過網絡進行雙向傳遞，從而實現數據共享。聯機作業過程中可以對單車和多車進行編組，通過事先對作業流程進行編組并設置各階段流程，實現各組設備自動排量和自動壓力控制流程。施工作業參數可以通過儀表車進行采集和打印，也可以通過任何一臺控制箱上的采集數據口，使用筆記本采集施工作業參數。這就是2500型壓裂泵車電氣控制系統的最新設計與實現的目標。

[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

2016-07-21

黎宗琪(1967-)，男，高級工程師，現從事井下作業生產與管理工作，Paulli8008@126.com。

TE934.2

A

1673-1409(2016)26-0072-02

[引著格式]黎宗琪，張杰.2500型壓裂泵車電氣控制系統最新設計[J].長江大學學報(自科版),2016,13(26):72～74.