2500型压裂泵车电气控制系统最新设计

黎宗琪，张杰

(中石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司，四川 成都 610051)



2500型压裂泵车电气控制系统最新设计

黎宗琪，张杰

(中石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司，四川 成都 610051)

最新设计的2500型压裂泵车电气控制系统主要有本地自动控制箱、仪表箱、便携式远程控制器。而其中本地自动控制箱是电气控制系统的心脏所在之处，它能实现压裂车的启动、调速、换档、停机、发动机/传动箱/压裂泵等系统的故障报警、发动机转速、大泵排量、实际施工压力、压力预制、超压保护等基本控制功能。该自动控制系统使得2500型压裂泵车更符合油田压裂现场的作业要求。

压裂泵；压裂车；电气控制系统；自动控制箱

最新设计的2500型压裂泵车电气控制系统(图1)与以前的电气自动控制系统[1]有所不同，本地自动控制箱、仪表箱、便携式远程控制器以及各传感器、插接件等组成结构设计要求更高。该系统具备的泵车车台启动发动机、远程启动发动机、车台远控启动互锁、快捷停(一键怠速，空档，刹车)、车台远控双停机、定压力自动作业、定排量自动作业等实用功能更加符合油田压裂现场实际。

图1　2500型压裂泵车电气系统组成

1　本地自动控制箱

1.1功能

本地自动控制箱设置于主驾驶室一侧，可对单台或多台压裂泵车实施操作控制。它能实现压裂车的启动、调速、换档、停机、发动机/传动箱/压裂泵等系统的故障报警、发动机转速、大泵排量、实际施工压力、压力预制、超压保护等基本控制功能，还能对整机组进行定压力自动作业操作和定排量自动作业操作。该控制箱具有防震和防潮功能。

1.2结构

本地自动控制箱容纳了电气控制核心元件，是电气控制系统的“心脏”所在之处，各种信号的输入/输出与控制命令的完成都依托于它。箱内安装有各种连接端子以及继电器、放大器、开关电源、启动继电器、PLC、交换机、信号处理以及信号转换的设备等。箱体左侧设有：3芯插座1个，供外接采集器电源；5芯通讯插座4个，从上到下依次是采集器通讯、远程控制通讯、通讯 1&2；70芯插座1个、40芯插座2个，用于引电源、外部传感器信号、电磁阀信号入控制箱。

本地自动控制箱采用不锈钢材料；使用底部钢丝绳减震器，以确保箱内的电气元件不受振动而损坏；设有密闭防水防尘装置，防护等级可以达到54级别；箱盖上贴有接头插接指示以及大泵运行参数表格，箱内接线均有清晰的标记，以便检修。台上还装有机械仪表箱，内置发动机、传动箱、大泵油压表各1块，发动机直感式水温、传动箱直感式油温表各1块，启动油压表1块，盘根润滑气压表1块，盘根润滑气压调节阀1个，风扇主油压表、风扇补油压表各1块。

1.3面板设置

2)保险及保险座：面板安装保险座，内装有不同规格的的保险管，保证在电路过流时熔断保护其他电器元件的安全。

3)扭掷开关：开关从左到右、从上到下依次为主电源、控制箱电源、照明、加热炉、启动马达、电器加热控制开关。

4)工作指示灯：加热设备工作指示信号，从上到下依次是加热炉、加热器工作指示。

5)急停开关：用于在工作过程中，紧急情况下的停车，一般情况下不建议使用。

6)钥匙开关：用于发动机启停。

7)发动机综合表：显示发动机的技术参数。

8)传动箱综合表：显示传动箱的技术参数。

甲状腺功能亢进是内分泌科常见的疾病，是由于甲状腺激素合成异常，致使患者内分泌紊乱、代谢亢进等。临床表现为心悸、视力下降、体重降低等，如不能及时控制，则会危及患者神经系统、心血管系统、肾脏等。对患者生命及正常生活造成不利影响[1] 。故早诊断、早治疗，对甲状腺功能亢进患者尤为重要。本文以我院收治的甲状腺功能亢进患者为例，探讨尿常规检验对其的诊断价值。现详细报告如下。

9)电压表：用于显示底盘电瓶电压。

10)气压表：用于显示储气罐压力值。

11)计算机显示器：自动控制系统计算机操作屏幕显示器，各类数据信息均可以直观显示并综合分析。

1.4柜内设置

1)接线端子：主要用于电路中节点分流，包括普通的接线端子、二极管端子、接线端子等。

2)启动继电器：在启动发动机时提供一个信号使发动机得电启动。

3)传动箱继电器：为传动箱的控制提供逻辑信号。

4)计算机：整个自动控制的核心部件，用计算机箱体装载各类模块，将采集来的数据进行逻辑分析并根据条件发出各种指令。

5)网关：1939 读数据，进行以太网通讯。

6)交换机：用于组建台上自动控制系统和远程控制系统以及泵车间联网。

7)放大驱动板：可调节输出。

8)开关电源：分别为电路提供12V和5V的稳压直流电压。

2　台上仪表箱

台上仪表箱设置于主驾驶室一侧且紧挨台上自动控制箱，内置发动机油压表、传动箱油压表、大泵油压表各1块，发动机直感式水温表、传动箱直感式油温表各1块，启动油压表1块，盘根润滑气压表1块，盘根润滑气压调节阀1个，风扇主油压表、风扇补油压表各1块。以便于巡视泵工即时直观的了解发动机、传动箱、大泵等各部位的工作状态，尽早对可能出现的问题做出有效反应。

3　便携式远程控制器

在现场压裂作业时，便携式远程控制器可用于远距离控制单台压裂泵车或者多台泵机组。考虑到现场压裂作业时排出口压力较高，直接采集与控制的危险性较大，使用便携式远程控制器进行远程采集与控制既方便又安全。该控制箱不仅可以实现单台压裂泵车的停机、油门调节、换档、故障检测、一键怠速等控制功能，还可以采集到泵车内发动机、传动箱、大泵的故障报警、超压报警、传动箱锁定等各部件状态，以及发动机转速、大泵瞬时排量与累积排量、大泵排出压力值，并通过计算机数据设置也可以实现超压报警、超压回怠空档刹车等功能。

便携式远程控制器采用具有防振、防潮功能的军用手持平板电脑，体积小，方便携带，操作界面与台上控制箱电脑显示相同，并保持各个数据同步显示，与台上远控箱体内的计算机通过RJ45以太网线保持同步工作，有效的保证了使用者在压裂车高压工作环境的人身安全。

便携式远程控制器配套使用部件有：①50m信号连接电缆，用于连接配套压裂设备和工业平板电脑，用于设备的控制信号传输。②1.5m的RJ45接头转6芯航空接头，用于连接平板电脑和50m现场连接电缆。③100V～240V AC 交流电源适配器，用于工业平板电脑的电池充电和供电。

4　传感器

1)温度/压力一体变送器：用于发动机、传动箱、大泵采集温度/压力数据，将信号输给计算机模块进行逻辑分析。

2)压力传感器：在系统中的气罐上设置有规格为 200PSI的传感器，以采集实时气压数据。

5　结语

2500型压裂泵车主要用于油气田深井、中深井的各种压裂作业。它可以单机进行施工作业，也可以多台设备组成机组与其它设备实现联机作业。每台设备通过数据线进行连接，设备之间相互串联形成环形网络，各台设备的发动机、传动箱、压裂泵等信号和数据通过网络进行双向传递，从而实现数据共享。联机作业过程中可以对单车和多车进行编组，通过事先对作业流程进行编组并设置各阶段流程，实现各组设备自动排量和自动压力控制流程。施工作业参数可以通过仪表车进行采集和打印，也可以通过任何一台控制箱上的采集数据口，使用笔记本采集施工作业参数。这就是2500型压裂泵车电气控制系统的最新设计与实现的目标。

[1]池源，范毅，张世安.新型压裂车电气自动控制系统设计技术[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2012，34(5X)：343～344.

[编辑]帅群

2016-07-21

黎宗琪(1967-)，男，高级工程师，现从事井下作业生产与管理工作，Paulli8008@126.com。

TE934.2

A

1673-1409(2016)26-0072-02

[引著格式]黎宗琪，张杰.2500型压裂泵车电气控制系统最新设计[J].长江大学学报(自科版),2016,13(26):72～74.