一种压裂用液面自动控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种压裂用液面自动控制系统，包括液压控制器，液压控制器分别与电磁阀、泵速选择开关、变量泵和液位计同时信号连接，液位计安装在混配罐中，电磁阀与旋转油缸信号连接，旋转油缸转动轴一端与电位计的触头连接；变量泵与定量马达传动连接，定量马达与吸入泵传动连接，吸入泵与混配罐的连通管路上设置有吸入阀，吸入阀与旋转油缸转动轴另一端连通，混配罐下部出口管路上设置有排出泵。本实用新型的装置，在压裂液混配过程中采用自动控制的方式达到混配罐吸入、排出动态平衡，保证作业过程中不溢罐、不抽空。
【专利说明】一种压裂用液面自动控制系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于油气钻采设备【技术领域】，涉及一种压裂用液面自动控制系统。
【背景技术】
[0002] 在油气开采行业，为了保证油气井增产、增效，加沙压裂成为了主要的手段，而压 裂液的快速混配与产出成为了不得不关注的问题。压裂液混配是指将液体、支撑剂、添加剂 按一定的比例在混配罐中均匀混合，然后向外泵送不同沙比、不同粘度的混配液，在此过程 中需避免液面过高造成溢流，液位过低造成离心泵空吸。
[0003] 现有的液面控制方式有两种，一种是手动控制模式，即通过人为操作吸入阀、吸入 泵开度进行控制；一种是自动控制模式，即通过采用可编程逻辑控制器实现阀位的自动监 控与调节。手动操作方式由于人为因素干扰大，使得控制精度低、液面波动较大；而传统基 于PLC的自动控制方式，虽可以达到较好的控制精度，但环境因素影响较大，低温环境中不 得不依赖加热器才可以正常使用，且硬件成本较高。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种压裂用液面自动控制系统，解决了现有技术中存在 的手动控制精度低、液面波动大；自动控制受环境影响大，适用性差的问题。
[0005] 本实用新型所采用的技术方案是，一种压裂用液面自动控制系统，包括液压控制 器，液压控制器分别与电磁阀、泵速选择开关、变量泵和液位计同时信号连接，液位计安装 在混配罐中，电磁阀与旋转油缸信号连接，旋转油缸转动轴一端与电位计的触头连接；变量 泵与定量马达传动连接，定量马达与吸入泵传动连接，吸入泵与混配罐的连通管路上设置 有吸入阀，吸入阀与旋转油缸转动轴另一端连通，混配罐下部出口管路上设置有排出泵。
[0006] 本实用新型的压裂用液面自动控制系统，其特点还在于：所述的电磁阀采用高速 动作开关阀。
[0007] 本实用新型的有益效果是：
[0008] 1)本实用新型的设计思路是，首先由混配能力决定吸入泵转速，再由吸入阀开口 调整吸入排量。当混配罐排出等于吸入时，保持吸入阀开口；当混配罐排出大于吸入时，t匕 例加大吸入阀开口；当混配罐排出小于吸入时，比例减小吸入阀开口。
[0009] 2)吸入泵转速的选择。通过泵速开关来选择吸入泵转速。吸入泵转速分两挡，当 混配能力小于20bbl/min时，将开关打到低速档，保证了正常混配的同时减少了吸入泵的 磨损，大大提高了吸入泵的使用寿命；当混配能力大于20bbl/min时，由于吸入泵供水能力 的限制，此时需要把开关打到高速档。吸入泵的高低速切换设计，操作简单、控制灵活且节 约了吸入泵的使用寿命。
[0010] 3)吸入阀开口的调整。由液压控制器、反馈信号元件、阀口控制元件组成闭环控制 系统。反馈信号实时反应的是液面或旋转油缸位置的实际值，当实际值与设定值不相符时， 需要调整输出信号，控制阀开口随动变化。
[0011] 4)重要控制元件的选择。液压控制器为工程机械用可编程控制器，能够进行独立 的数据采集、处理、存储、输出控制，冲击加速度高达300m/S2,防护等级为IP67,工作温度 为-40?70° C，能完全满足混配作业现场环境恶劣，工作温度变化大、高震动、高冲击、强 电磁干扰的要求。电磁阀选用高速动作开关阀，它是一种集成了功率放大器的带零重叠阀 芯的可换向液压调节阀，在3. 5mS内就可完成一个行程，能高效、快速的动作，即可满足液 面快速调整的高要求。
[0012] 5)在压裂液混配过程中采用自动控制的方式达到混配罐吸入、排出动态平衡，保 证作业过程中不溢罐、不抽空。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型液面自动控制装置的结构示意图。
[0014] 图中，1.液压控制器，2.电磁阀，3.泵速选择开关，4.变量泵，5.定量马达，6.吸 入泵，7.吸入阀，8.旋转油缸，9.电位计，10.混配罐，11.液位计，12.排出泵。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0016] 参照图1，本实用新型装置的结构是，包括液压控制器1，液压控制器1分别与电磁 阀2、泵速选择开关3、变量泵4和液位计11同时信号连接，液位计11安装在混配罐10中， 电磁阀2与旋转油缸8信号连接，旋转油缸8转动轴一端（图中右侧为伸出方向）与电位 计9的触头连接；变量泵4与定量马达5传动连接，定量马达5与吸入泵6传动连接，吸入 泵6与混配罐10的连通管路上设置有吸入阀7,吸入阀7与旋转油缸8转动轴另一端（图 中左侧为底端）连通，混配罐10下部出口管路上设置有排出泵12。
[0017] 本实用新型装置的控制过程是，
[0018] 采用先选择吸入泵6转速再控制吸入阀7开口的方式控制吸入流量，吸入泵6转 速由泵速选择开关3选定，一旦选择确定，吸入泵6将定排量输出。吸入阀7则由旋转油缸 8代替人工比例实现自动打开或关闭，而旋转油缸8的动作由旋转油缸油路来控制，具体的 控制方法为：
[0019] 1)利用电磁阀2的动作频率、换向来控制旋转油缸8的油路。电磁阀2采用高速 动作开关阀，动作频率由液压控制器1输出信号决定，电磁阀2通电后会实现两种状态效 果，即根据信号大小控制旋转油缸8的油路流量大小，从而控制旋转油缸8的转动速度，根 据信号方向控制油路换向，即可实现旋转油缸8的正反转。
[0020] 2)利用实时变化并反馈的信号来重新调整液压控制器1的输出信号。具体方法 为：本实用新型设计为闭环控制系统，液压控制器1通过采集反馈的电位计9、液位计11信 号与设定信号进行比较并输出控制信号。液位计11实时反馈液位信号，电位计9反馈吸入 阀7的开口信号，当反馈值与液压控制器1设定值出现差值时，液压控制器1通过比较、分 析、计算调整输出信号，使得液面下降时，吸入阀6开口调大以加大输入流量；液面上升时， 吸入阀6开口调小以减小输入流量，从而控制液面的动态平衡。
【权利要求】
1. 一种压裂用液面自动控制系统，其特点在于：包括液压控制器（1)，液压控制器（1) 分别与电磁阀（2)、泵速选择开关（3)、变量泵（4)和液位计（11)同时信号连接，液位计 (11)安装在混配罐（10)中，电磁阀⑵与旋转油缸⑶信号连接，旋转油缸⑶转动轴一 端与电位计（9)的触头连接；变量泵（4)与定量马达（5)传动连接，定量马达（5)与吸入泵 (6)传动连接，吸入泵（6)与混配罐（10)的连通管路上设置有吸入阀（7)，吸入阀（7)与旋 转油缸（8)转动轴另一端连通，混配罐（10)下部出口管路上设置有排出泵（12)。
2. 根据权利要求1所述的压裂用液面自动控制系统，其特点在于：所述的电磁阀（2) 采用高速动作开关阀。
【文档编号】F15B9/09GK203892279SQ201420250179
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】宋学莲, 张正祖, 戴启平, 李小兵, 彭俊威 申请人:宝鸡石油机械有限责任公司