一种混砂车液位线性控制系统及装置的制作方法

本发明涉及混砂车液位控制，具体涉及一种混砂车液位线性控制系统及装置。

背景技术：

1、混砂车主要用于加砂压裂作业中将液体(清水和基液)，支撑剂(石英砂或陶粒)、添加剂(固体或液体)按一定比例混合，向施工中的压裂车组以一定压力泵送不同砂比、不同黏度的压裂液进行压裂作业。混砂车液位的自动控制是混砂车控制系统中尤为重要的一环。

2、传统的液位自动控制是根据液位偏差来调节吸入泵转速，及根据排出排量的区间范围设定的阶梯开度值控制吸入阀的开合程度，来实现对液位的双重调控，常见的有四开度法或六开度法。但问题在于，在作业后期降排量时，由于吸入泵存在着较大的机械惯性，且排出流量不足以降低到下一级区间时，吸入阀开度保持不变，从而造成冒罐。

技术实现思路

1、本发明提出了一种混砂车液位线性控制系统及装置，以解决由于机械惯性，吸入泵排出流量不足以降低到下一级区间的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种混砂车液位线性控制系统，其特殊之处在于：所述系统包括plc控制模块、液位传感模块、液体排出模块、液体吸入模块；

3、所述液位传感模块，用于检测混砂车罐体液位信号；

4、所述液体吸入模块安装于吸入泵管路上，用于检测吸入泵管路流量信号；

5、所述液体排出模块安装于排出泵管路上，用于检测排出泵管路流量信号；

6、所述plc控制模块，用于接收所述液位传感模块、液体排出模块和液体吸入模块的信号；通过设定液位阈值，所述plc控制模块通过所述液位阈值和实际液位情况对比，采用模糊pid控制模块对液体吸入模块进行控制，以实现液位的平稳控制。

7、优选地，所述plc控制模块根据线性调节规则，控制吸入阀的阀门开度。

8、优选地，所述线性调节规则包括：设置排出流量上限x0和下限x1，并指定与所述排出流量相对应的吸入阀开度线性规则y0～y1。

9、优选地，所述线性规则包括：当所述排出流量低于x0，吸入阀开度设置为0，当排出流量大于x1时，控制吸入阀开度为100％，当所述排出流量在x0～x1之间时，控制吸入阀开度在x0～y1之间线性变化。

10、优选地，所述吸入阀采用液控蝶阀，接收所述plc控制模块的开关量信号控制阀门开度。

11、优选地，所述系统还包括报警模块，用于对超过液位上下限时进行报警，以做出响应。

12、优选地，所述报警模块的报警方法包括：设定最低液位的上、下限值和最高液位的上、下限，当测量液位达到液位的最低液位的下限时，产生低报警信号，所述液体吸入模块调整为最大值，直到测量液位恢复到设定最低液位的上限，低报警解除，再采用模糊pid进行控制；当测量液位达到最高液位的上限时，产生高报警信号，所述液体吸入模块调整为最小，直到测量液位恢复到设定最高液位的下限，高报警信号解除，再采用模糊pid进行控制。

13、本发明还提供了一种混砂车液位线性控制装置，适用于上述的一种混砂车液位线性控制系统，包括plc控制器和与所述plc控制器电连接的液位传感器、排出流量传感器、吸入流量传感器、吸入阀、吸入泵和排出泵；

14、所述plc控制器设置于混砂车上，所述液位传感器设置于混砂车内部，所述排出流量传感器设置于所述排出泵的管路上，所述吸入流量传感器和吸入阀设置于所述吸入泵的管路上。

15、优选地，所述吸入阀为液控蝶阀。

16、本发明的有益效果至少包括：在解决升降排量问题时，将根据液位控制吸入泵转速所采用的常规pid控制方式改为模糊pid控制方式，对吸入量进行模糊控制，使得液位调控更加的可控，有效的实现了液位的平稳控制，防止冒罐风险的发生。

17、作为附加技术特征，根据排出流量按照线性规则的关系控制吸入阀的开度，与模糊pid控制方式相互配合，进一步加强了液位的控制。

18、同时，通过加入报警模块，能够对在极限情况下的液位控制进行快速响应。

技术特征：

1.一种混砂车液位线性控制系统，其特征在于：所述系统包括：plc控制模块、液位传感模块、液体排出模块、液体吸入模块；

2.根据权利要求1所述的一种混砂车液位线性控制系统，其特征在于：所述plc控制模块根据线性调节规则，控制吸入阀的阀门开度。

3.根据权利要求2所述的一种混砂车液位线性控制系统，其特征在于：所述线性调节规则包括：设置排出流量上限x0和下限x1，并指定与所述排出流量相对应的吸入阀开度线性规则y0～y1。

4.根据权利要求3所述的一种混砂车液位线性控制系统，其特征在于：所述线性规则包括：当所述排出流量低于x0，吸入阀开度设置为0，当排出流量大于x1时，控制吸入阀开度为100％，当所述排出流量在x0～x1之间时，控制吸入阀开度在x0～y1之间线性变化。

5.根据权利要求4所述的一种混砂车液位线性控制系统，其特征在于：所述吸入阀采用液控蝶阀，接收所述plc控制模块的开关量信号控制阀门开度。

6.根据权利要求1所述的一种混砂车液位线性控制系统，其特征在于：所述系统还包括报警模块，用于对超过液位上下限时进行报警，以做出响应。

7.根据权利要求6所述的一种混砂车液位线性控制系统，其特征在于：所述报警模块的报警方法包括：

8.一种混砂车液位线性控制装置，适用于权利要求1至7任一项所述的一种混砂车液位线性控制系统，其特征在于：包括plc控制器和与所述plc控制器电连接的液位传感器、排出流量传感器、吸入流量传感器、吸入阀、吸入泵和排出泵；

9.根据权利要求8所述的一种混砂车液位线性控制装置，其特征在于：所述吸入阀为液控蝶阀。

技术总结
本发明提供了一种混砂车液位线性控制系统及装置，所述系统包括：PLC控制模块、液位传感模块、液体排出模块、液体吸入模块；所述液位传感模块，用于检测混砂车罐体液位信号；所述液体吸入模块安装于吸入泵管路上，用于检测吸入泵管路流量信号；所述液体排出模块安装于排出泵管路上，用于检测排出泵管路流量信号；所述PLC控制模块，用于接收所述液位传感模块、液体排出模块和液体吸入模块的信号；通过设定液位阈值，所述PLC控制模块通过所述液位阈值和实际液位情况对比，采用模糊PID控制模块对液体吸入模块进行控制，以实现液位的平稳控制。

技术研发人员：邹伟,李备鑫,陈春霞,丁晓珍,骆竖星,罗冲,李力,刘高,张骥,郭明志
受保护的技术使用者：四机赛瓦石油钻采设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25