专利名称：全自动变频控制煤矿井下压裂泵组的制作方法
技术领域：
本实用新型属于压裂施工、煤层注水等设备技术领域中所用的一种压裂泵组，特 别涉及一种全自动变频控制的煤矿井下压裂泵组。
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进行作业，但是现有的压裂泵普遍存在如下缺陷操作 人员必须在井下采用手工近距离操作，无法保证操作人员安全，并且，现有的压裂泵组不能 根据实际生产工况实时、快速地实现对设备的自动操作和流量压力的无级调节。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种全自动变频控制煤矿井下压裂泵组，以解决现有技 术中压裂泵组不能根据实际生产工况实时的实现对设备的自动操作和流量压力的无级调 节。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案全自动变频控制煤矿井下压裂 泵组，包括防爆变频电机、减速机、高压柱塞泵、与高压柱塞泵连通的高压管路和变频控制 系统，所述防爆变频电机与减速机的动力输入轴传动连接，所述减速机的动力输出轴与高 压柱塞泵传动连接，所述高压管路中设有流量传感器和压力传感器，所述变频控制系统包 括控制电路及由控制电路控制连接的变频器，所述流量传感器和压力传感器的信号输出端 与变频控制系统中控制电路的信号输入端连接，所述变频控制系统中的变频器的信号输出 端与防爆变频电机控制连接。所述变频器的调节频率范围为5-100赫兹。所述防爆变频电机、减速机及高压柱塞泵通过螺栓固设在底座上。本实用新型的自动煤矿井下压裂泵组在使用时，防爆变频电机、减速机和高压柱 塞泵设置在井下，变频控制系统设置在井上或者距离施工地点比较远的安全地带，由流量 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级调节，当高压管路输出负载要求高压力小流量时，变频控 制系统通过控制电路对变频电机进行恒转矩调节，此时调低电机转速，减小系统流量；当高 压管路输出负载要求大流量低压力时，变频控制系统通过控制电路对变频电机进行恒功率 调节，此时调高电机转速，增大系统流量。本实用新型结构简单，使用方便。根据流量传感 器和压力传感器实时测得的数据而由变频器调整电机的转速，从而实现对设备的自动控制 及流量、压力的无级调节。作为信号采集部分的传感器、信号处理部分的变频控制系统、及 信号执行部分的防爆电机和高压柱塞泵构成一个闭环控制回路，根据实际工况实时、快速 的实现整个压裂泵组的自动调节。并且本实用新型还能避免工作人员近距离的井下作业， 避免出现人身伤害事故发生。
图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；图2为图1的俯视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，全自动变频控制煤矿井下压裂泵组，包括底座7，在底座7上通 过螺栓固定有防爆变频电机1、减速机3及高压柱塞泵5，防爆变频电机1通过输入联轴器2 与减速机3的动力输入轴传动连接，减速机3的动力输出轴通过输出联轴器4与高压柱塞 泵5传动连接，高压柱塞泵5的压裂液输入口通过管路与用于容纳压裂液的箱体8连通，高 压柱塞泵5的压裂液输出口附近设有通过管路与箱体8连通的泄压阀，高压柱塞泵5的压 裂液出输出口连接有通往压裂工作面的用于输出压裂液的高压管路6，在高压管路6中安 装有流量传感器10和压力传感器11，压裂泵组还包括变频控制系统系统9，变频控制系统9 包括控制电路和由控制电路控制连接的变频器，流量传感器10和压力传感器11的信号输 出端与变频控制系统9中控制电路的信号输入端连接，变频控制系统的变频器的信号输出 端与防爆变频电机1控制连接，变频器的调节频率为范围5-100赫兹，由流量传感器10、压 力传感器11、变频控制系统9、防爆变频电机1及高压柱塞泵5构成闭环控制回路。本实用新型使用时由压力传感器11及流量传感器10采集到的信号经控制电路反 馈给变频控制系统9中的控制电路，变频器根据输入的实时工况信号经控制电路向防爆变 频电机1输出控制信号，改变电机转速，使得变频电机的输出转速满足工况要求，如果不满 足，通过流量传感器及压力传感器新采集到的反馈信号，重新调整电机转速，直至电机的输 出满足工况实际要求。具体实施时，当高压管路输出负载要求高压力小流量时，变频器通过控制电路对 变频电机进行50-5赫兹的恒转矩调节，此时调低电机转速，减小系统流量；当高压管路输 出负载要求大流量低压力时，变频器通过控制电路对变频电机进行50-100赫兹的恒功率 调节，此时调高电机转速，增大系统流量；当系统即需要高压力又需要大流量时，变频器以 50赫兹工频输出，电机输出工频转速，系统输出最高压力的最大流量。本实用新型常用于煤层气开采中压裂施工，煤矿井下煤层注水，本实用新型还可 用于工业中高压清洗领域，其全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级调节。
权利要求全自动变频控制煤矿井下压裂泵组，其特征在于包括防爆变频电机、减速机、高压柱塞泵、与高压柱塞泵连通的高压管路和变频控制系统，所述防爆变频电机与减速机的动力输入轴传动连接，所述减速机的动力输出轴与高压柱塞泵传动连接，所述高压管路中设有流量传感器和压力传感器，所述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，所述流量传感器和压力传感器的信号输出端与变频控制系统中控制电路的信号输入端连接，所述变频控制系统中的变频器的信号输出端与防爆变频电机控制连接。
2.根据权利要求1所述的全自动变频控制煤矿井下压裂泵组，其特征在于所述变频 器的调节频率范围为5-100赫兹。
3.根据权利要求1或2所述的全自动变频控制煤矿井下压裂泵组，其特征在于所述 防爆变频电机、减速机及高压柱塞泵通过螺栓固设在底座上。
专利摘要本实用新型公开了一种全自动变频控制煤矿井下压裂泵组，包括防爆变频电机、减速机、高压柱塞泵、与高压柱塞泵连通的高压管路和变频控制系统，所述防爆变频电机与减速机的动力输入轴传动连接，所述减速机的动力输出轴与高压柱塞泵传动连接，所述高压管路中设有流量传感器和压力传感器，所述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，所述流量传感器和压力传感器的信号输出端与变频控制系统中控制电路的信号输入端连接，所述变频控制系统中的变频器的信号输出端与防爆变频电机控制连接。本实用新型根据流量传感器和压力传感器实时测得的数据而由变频器调整电机的转速，从而实现对设备的自动控制及流量压力的无级调节。
文档编号F04B49/06GK201730812SQ20102028860
公开日2011年2月2日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者冯立杰, 姜锡慧, 段文斌, 王东, 王思鹏, 赵健, 赵振渠, 鲁基春 申请人:河南省煤层气开发利用有限公司