专利名称：矿用煤层压裂远程控制系统的制作方法
技术领域：
本发明技术涉及到煤炭采掘设备技术领域，特别是煤矿采掘设备的控制系统。
背景技术：
煤炭工业属于国家支柱产业，其中世界主要产煤国都十分重视开发煤层气。煤层气作为一种优质高效清洁能源，它的大规模开发利用前景十分广阔，煤层气的开发利用还具有一举多得的功效提高瓦斯事故防范水平，克服了以往泵组高压区作业和压裂过程中诱发瓦斯异常的弊端。现有国内外产品基本上不具备矿用设备远程操作性能而研制，由于煤矿井下工作环境的特殊性，设备的工作环境处于一个“双危环境”中即瓦斯突出和压裂高压区，这就需要保证设备工作中的安全性，可靠性，更需要保障操作人员的人身安全，本发明技术使用于煤层气压裂泵组的控制，同时根据针对上述情况，公司专门自主研制了一套数据监控系统来满足煤矿井下压裂工艺的技术要求。具有安全效应、有效减排温室气体、产生良好的环保效应。
发明内容
本发明技术是针对现有煤矿压裂泵组就地手动操作，对操作人员的安全性和煤矿企业的安全运行造成威胁。为了保证操作人员安全可靠的操作煤层压裂泵组，为安全利用和开采煤层气做出贡献。实现上述目的本发明控制方案是矿用煤层压裂远程控制系统，其特征是由矿用防爆软启动柜、PLC控制柜、防爆矿用计算机、摄像头显示器、PLC控制器、电动调压阀、压裂泵、电控液力变速器、电动机和冷却泵构成；PLC控制器上分别连接防爆矿用计算机、摄像头显示器、PLC控制器、电动调压阀、 压裂泵、电控液力变速器、电动机和冷却泵，同时电动调压阀、压裂泵、电控液力变速器、电动机依次连接；矿用防爆软启动控制柜主要负责压裂泵电机的软启动和软停；以及电流电压信号的采集和传输；PLC控制柜主要负责电动调压阀、电磁阀、冷却泵的控制和接收流量、压力、温度、 电流、电压诸模拟量参数，并处理和输出；且其中包括主泵的出口压力、入口压力号采集和显示；瞬时流量和累计流量的信号采集和显示；润滑油温的信号采集和显示；润滑油压的信号采集和显示；电机双侧轴承温度信号采集和显示；转速传感器的信号采集；电动调节阀的开度调节；电磁阀的档位切换；防爆矿用计算机对煤层压裂系统各运行参数和操作组态画面的实时显示，并接收和处理矿用防爆PLC控制柜输出的信号。本发明优点是(1)煤层压裂控制系统使用矿用防爆控制系统对控制信号进行采集和处理，通过光纤传输到矿用防爆电脑，再通过矿用防爆电脑进行数据监控和远程操作。通过光纤对数据进行双向传输不仅延长了远程控制距离，还对大幅度提高了控制可靠性。使用矿用防爆电脑使控制系统的操作精度更高，操作可靠便捷的同时进一步提升了人机交互能力。使得远程控制距离可达到1500m以上。(2)采用矿用电动调压阀，对煤层压裂工艺中主要参数能够更准确的远程调节。(3)压裂泵排出压力曲线和累计流量曲线的实时显示、保存、输出等功能。不用人工记录数据，绘制压力曲线。使压裂工艺更完整。(4)采用远程换档，可随时改变压裂流量，实现高压小流量压裂保存并输出。给整个压裂过程提供了最完备的计算和理论依据。和低压大排量注水。避免了现有压裂设备中的流量不变，压裂完成后注水流量太小，使整个压裂工艺用时太长。(5)采用远程视频监控，可实时观察到压裂泵组和压裂孔口的运行状态。(6)采用瓦斯检测仪，实现瓦斯含量超标报警、掉电，更加完善了整套控制系统的合理性。
图为本发明原理示意图。
具体实施例方式本控制系统由矿用防爆软起控制柜、矿用防爆PLC控制柜、矿用防爆电脑、矿用视频监控、光纤、矿用电动调压阀、矿用电磁阀、矿用压力、流量、温度变送器等构成。矿用防爆软启动控制柜主要负责压裂泵电机的软启动和软停。电流电压信号的采集和传输。矿用防爆PLC控制柜主要负责电动调压阀、电磁阀、冷却泵的控制和接收流量、压力、温度、电流、 电压等模拟量参数，并处理和输出。其中包括主泵的出口压力、入口压力号采集和显示；流量(瞬时流量和累计流量)的信号采集和显示；润滑油温的信号采集和显示；润滑油压的信号采集和显示；电动机双侧轴承温度信号采集和显示；转速传感器的信号采集；电动调节阀的开度调节；电磁阀的档位切换等。矿用防爆电脑是负责对煤层压裂系统各运行参数和操作组态画面的实时显示，并接收和处理矿用防爆PLC控制柜输出的信号。防爆矿用计算机上连接瓦斯检测仪，实现瓦斯含量超标报警、掉电。电控液力变速器和PLC控制器之间连接有升档电磁阀和降档电磁阀实现远程换档，可随时改变压裂流量，实现高压小流量压裂保存并输出。
权利要求
1.矿用煤层压裂远程控制系统，其特征是由矿用防爆软启动柜、PLC控制柜、防爆矿用计算机、摄像头显示器、PLC控制器、电动调压阀、压裂泵、电控液力变速器、电动机和冷却泵构成；PLC控制器上分别连接防爆矿用计算机、摄像头显示器、PLC控制器、电动调压阀、压裂泵、电控液力变速器、电动机和冷却泵，同时电动调压阀、压裂泵、电控液力变速器、电动机依次连接；矿用防爆软启动控制柜主要负责压裂泵电机的软启动和软停；以及电流电压信号的采集和传输；PLC控制柜主要负责电动调压阀、电磁阀、冷却泵的控制和接收流量、压力、温度、电流、 电压诸模拟量参数，并处理和输出；且其中包括主泵的出口压力、入口压力号采集和显示； 瞬时流量和累计流量的信号采集和显示；润滑油温的信号采集和显示；润滑油压的信号采集和显示；电机双侧轴承温度信号采集和显示；转速传感器的信号采集；电动调节阀的开度调节；电磁阀的档位切换；防爆矿用计算机对煤层压裂系统各运行参数和操作组态画面的实时显示，并接收和处理矿用防爆PLC控制柜输出的信号。
2.根据权利要求1所述的矿用煤层压裂远程控制系统，其特征是防爆矿用计算机上连接瓦斯检测仪，实现瓦斯含量超标报警、掉电。
3.根据权利要求1所述的矿用煤层压裂远程控制系统，其特征是电控液力变速器和 PLC控制器之间连接有升档电磁阀和降档电磁阀实现远程换档，可随时改变压裂流量，实现高压小流量压裂保存并输出。
全文摘要
本发明技术是针对现有煤矿压裂泵组就地手动操作的缺陷，提出的矿用煤层压裂远程控制系统，由矿用防爆软启动柜、PLC控制柜、防爆矿用计算机、摄像头显示器、PLC控制器、电动调压阀、压裂泵、电控液力变速器、电动机和冷却泵构成；PLC控制器上分别连接防爆矿用计算机、摄像头显示器、PLC控制器、电动调压阀、压裂泵、电控液力变速器、电动机和冷却泵，同时电动调压阀、压裂泵、电控液力变速器、电动机依次连接。本发明对控制信号进行采集和处理，通过光纤传输到矿用防爆电脑，再通过矿用防爆电脑进行数据监控和远程操作。通过光纤对数据进行双向传输不仅延长了远程控制距离，还对大幅度提高了控制可靠性。使用矿用防爆电脑使控制系统的操作精度更高，操作可靠便捷的同时进一步提升了人机交互能力。使得远程控制距离可达到1500m以上。
文档编号H04N7/18GK102354141SQ20111019374
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者朱舟, 李迎科, 王别好, 王雨团, 郑宏乾, 郭高建 申请人:宝鸡航天动力泵业有限公司