[發(fā)明專利]礦用煤層壓裂遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110193742.7
• 申請(qǐng)日: 2011-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102354141A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭高建;王雨團(tuán);鄭宏乾;李迎科;朱舟;王別好
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶雞航天動(dòng)力泵業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/05
• 分類號(hào): G05B19/05;H04N7/18
• 代理公司: 寶雞市新發(fā)明專利事務(wù)所 61106
• 代理人: 席樹文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明技術(shù)涉及到煤炭采掘設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是煤礦采掘設(shè)備的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

煤炭工業(yè)屬于國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)，其中世界主要產(chǎn)煤國(guó)都十分重視開(kāi)發(fā)煤層氣。煤層氣作為一種優(yōu)質(zhì)高效清潔能源，它的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用前景十分廣闊，煤層氣的開(kāi)發(fā)利用還具有一舉多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，克服了以往泵組高壓區(qū)作業(yè)和壓裂過(guò)程中誘發(fā)瓦斯異常的弊端。

現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品基本上不具備礦用設(shè)備遠(yuǎn)程操作性能而研制，由于煤礦井下工作環(huán)境的特殊性，設(shè)備的工作環(huán)境處于一個(gè)“雙危環(huán)境”中即瓦斯突出和壓裂高壓區(qū)，這就需要保證設(shè)備工作中的安全性，可靠性，更需要保障操作人員的人身安全，

本發(fā)明技術(shù)使用于煤層氣壓裂泵組的控制，同時(shí)根據(jù)針對(duì)上述情況，公司專門自主研制了一套數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)滿足煤礦井下壓裂工藝的技術(shù)要求。具有安全效應(yīng)、有效減排溫室氣體、產(chǎn)生良好的環(huán)保效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)是針對(duì)現(xiàn)有煤礦壓裂泵組就地手動(dòng)操作，對(duì)操作人員的安全性和煤礦企業(yè)的安全運(yùn)行造成威脅。為了保證操作人員安全可靠的操作煤層壓裂泵組，為安全利用和開(kāi)采煤層氣做出貢獻(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明控制方案是：

礦用煤層壓裂遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征是由礦用防爆軟啟動(dòng)柜、PLC控制柜、防爆礦用計(jì)算機(jī)、攝像頭顯示器、PLC控制器、電動(dòng)調(diào)壓閥、壓裂泵、電控液力變速器、電動(dòng)機(jī)和冷卻泵構(gòu)成；PLC控制器上分別連接防爆礦用計(jì)算機(jī)、攝像頭顯示器、PLC控制器、電動(dòng)調(diào)壓閥、壓裂泵、電控液力變速器、電動(dòng)機(jī)和冷卻泵，同時(shí)電動(dòng)調(diào)壓閥、壓裂泵、電控液力變速器、電動(dòng)機(jī)依次連接；

礦用防爆軟啟動(dòng)控制柜主要負(fù)責(zé)壓裂泵電機(jī)的軟啟動(dòng)和軟停；以及電流電壓信號(hào)的采集和傳輸；

PLC控制柜主要負(fù)責(zé)電動(dòng)調(diào)壓閥、電磁閥、冷卻泵的控制和接收流量、壓力、溫度、電流、電壓諸模擬量參數(shù)，并處理和輸出；且其中包括主泵的出口壓力、入口壓力號(hào)采集和顯示；瞬時(shí)流量和累計(jì)流量的信號(hào)采集和顯示；潤(rùn)滑油溫的信號(hào)采集和顯示；潤(rùn)滑油壓的信號(hào)采集和顯示；電機(jī)雙側(cè)軸承溫度信號(hào)采集和顯示；轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)采集；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)；電磁閥的檔位切換；防爆礦用計(jì)算機(jī)對(duì)煤層壓裂系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)和操作組態(tài)畫面的實(shí)時(shí)顯示，并接收和處理礦用防爆PLC控制柜輸出的信號(hào)。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是：

(1)煤層壓裂控制系統(tǒng)使用礦用防爆控制系統(tǒng)對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行采集和處理，通過(guò)光纖傳輸?shù)降V用防爆電腦，再通過(guò)礦用防爆電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控和遠(yuǎn)程操作。通過(guò)光纖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向傳輸不僅延長(zhǎng)了遠(yuǎn)程控制距離，還對(duì)大幅度提高了控制可靠性。使用礦用防爆電腦使控制系統(tǒng)的操作精度更高，操作可靠便捷的同時(shí)進(jìn)一步提升了人機(jī)交互能力。使得遠(yuǎn)程控制距離可達(dá)到1500m以上。

(2)采用礦用電動(dòng)調(diào)壓閥，對(duì)煤層壓裂工藝中主要參數(shù)能夠更準(zhǔn)確的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。

(3)壓裂泵排出壓力曲線和累計(jì)流量曲線的實(shí)時(shí)顯示、保存、輸出等功能。不用人工記錄數(shù)據(jù)，繪制壓力曲線。使壓裂工藝更完整。

(4)采用遠(yuǎn)程換檔，可隨時(shí)改變壓裂流量，實(shí)現(xiàn)高壓小流量壓裂保存并輸出。給整個(gè)壓裂過(guò)程提供了最完備的計(jì)算和理論依據(jù)。和低壓大排量注水。避免了現(xiàn)有壓裂設(shè)備中的流量不變，壓裂完成后注水流量太小，使整個(gè)壓裂工藝用時(shí)太長(zhǎng)。

(5)采用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，可實(shí)時(shí)觀察到壓裂泵組和壓裂孔口的運(yùn)行狀態(tài)。

(6)采用瓦斯檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)瓦斯含量超標(biāo)報(bào)警、掉電，更加完善了整套控制系統(tǒng)的合理性。

附圖說(shuō)明

圖為本發(fā)明原理示意圖。

具體實(shí)施方式：

本控制系統(tǒng)由礦用防爆軟起控制柜、礦用防爆PLC控制柜、礦用防爆電腦、礦用視頻監(jiān)控、光纖、礦用電動(dòng)調(diào)壓閥、礦用電磁閥、礦用壓力、流量、溫度變送器等構(gòu)成。礦用防爆軟啟動(dòng)控制柜主要負(fù)責(zé)壓裂泵電機(jī)的軟啟動(dòng)和軟停。電流電壓信號(hào)的采集和傳輸。礦用防爆PLC控制柜主要負(fù)責(zé)電動(dòng)調(diào)壓閥、電磁閥、冷卻泵的控制和接收流量、壓力、溫度、電流、電壓等模擬量參數(shù)，并處理和輸出。其中包括主泵的出口壓力、入口壓力號(hào)采集和顯示；流量(瞬時(shí)流量和累計(jì)流量)的信號(hào)采集和顯示；潤(rùn)滑油溫的信號(hào)采集和顯示；潤(rùn)滑油壓的信號(hào)采集和顯示；電動(dòng)機(jī)雙側(cè)軸承溫度信號(hào)采集和顯示；轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)采集；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)；電磁閥的檔位切換等。礦用防爆電腦是負(fù)責(zé)對(duì)煤層壓裂系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)和操作組態(tài)畫面的實(shí)時(shí)顯示，并接收和處理礦用防爆PLC控制柜輸出的信號(hào)。防爆礦用計(jì)算機(jī)上連接瓦斯檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)瓦斯含量超標(biāo)報(bào)警、掉電。電控液力變速器和PLC控制器之間連接有升檔電磁閥和降檔電磁閥實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程換檔，可隨時(shí)改變壓裂流量，實(shí)現(xiàn)高壓小流量壓裂保存并輸出。