变频器控制器和泥浆泵的软泵控制系统技术方案

本发明专利技术实施方式公开了变频器控制器和泥浆泵的软泵控制系统。变频器控制器(10)包括：一相位信息接收模块(101)，用于接收复数个泥浆泵(311，312，…31k)的复数个活塞相位信息；一控制命令生成模块(102)，用于基于所述复数个活塞相位信息生成一软泵控制命令；一控制命令发送模块(103)，用于将所述软泵控制命令发送到与所述复数个泥浆泵(311，312，…31k)相对应的复数个变频器(111，112，…11k)，所述复数个变频器(111，112，…11k)基于所述软泵控制命令驱动所述复数个泥浆泵(311，312，…31k)达到一软泵状态。本发明专利技术实施方式无需采用可编程逻辑控制器(PLC)或上位控制系统即可实现软泵，可以降低硬件成本。而且，本发明专利技术实施方式还提高了系统响应速度。

【技术实现步骤摘要】
变频器控制器和泥浆泵的软泵控制系统
本专利技术涉及泵控制
，特别是涉及变频器控制器和泥浆泵的软泵控制系统。
技术介绍
在钻井过程中，泥浆泵(mudpump)是钻井液循环系统的核心。当多台泥浆泵同时运行时，由于泵速是各自独立调节的，各泵的活塞运动互不协调，这就会造成泵压叠加，使高压管路中的钻井液压力波动很大。钻井液流压力的剧烈波动会导致钻井液回路中压力管线、阀线、空气包及泵本身的压力冲击应力增大，加速泵组件的疲劳。而且，钻井液流压力的剧烈波动还会导致高压传输线管跳动，增加高压井液泄露危险性。在现有技术中，通常采用可编程逻辑控制器(PLC)或上位控制系统在泥浆泵之间实现软泵功能，以解决各泵活塞运动互不协调的问题。然而，采用PLC或上位控制系统具有成本问题，而且系统响应速度较慢。
技术实现思路
本专利技术实施方式提出变频器控制器和泥浆泵的软泵控制系统。本专利技术实施方式的技术方案如下：变频器控制器，包括：一相位信息接收模块，用于接收复数个泥浆泵的复数个活塞相位信息；一控制命令生成模块，用于基于所述复数个活塞相位信息生成一软泵控制命令；一控制命令发送模块，用于将所述软泵控制命令发送到与所述复数个泥浆泵相对应的复数个变频器，所述复数个变频器基于所述软泵控制命令驱动所述复数个泥浆泵达到一软泵状态。在一个实施方式中：所述复数个泥浆泵包含一主泵和一从泵，所述软泵控制命令，用于驱动所述从泵的一活塞相位位于的范围之内，其中T为所述主泵的一活塞相位周期；或所述复数个泥浆泵包含一主泵、一第一从泵和一第二从泵，所述软泵控制命令，用于驱动所述第一从泵的一活塞相位位于的范围之内，所述第二从泵的一活塞相位位于的范围之内，其中T为所述主泵的一活塞相位周期。在一个实施方式中：所述复数个泥浆泵包含一主泵和(n－1)个从泵，其中n为至少4的正整数；所述软泵控制命令，用于驱动第m个从泵的一活塞相位位于的范围之内，其中m为一从泵的序号，m的取值范围为[1,(n－1)]，T为所述主泵的一活塞相位周期。泥浆泵的软泵控制系统，包括：复数个变频器，每个变频器用于驱动复数个泥浆泵中的一对应泥浆泵；复数个相位检测模块，每个相位检测模块用于检测所述复数个泥浆泵中的一对应泥浆泵的一活塞相位信息；一变频器控制器，用于基于所述复数个泥浆泵的复数个活塞相位信息生成一软泵控制命令，将所述软泵控制命令发送到所述复数个变频器，所述复数个变频器基于所述软泵控制命令驱动所述复数个泥浆泵达到一软泵状态。在一个实施方式中，每个相位检测模块，包括布置在所述对应泥浆泵的一活塞止点处的一接近开关。变频器控制器，包括：一相位信息接收模块，用于接收一泥浆泵的一活塞相位信息；一相位信息发送模块，用于将所述活塞相位信息发送到一主变频器控制器；一控制命令接收模块，用于从所述主变频器控制器接收一软泵控制命令，所述软泵控制命令是所述主变频器控制器基于接收到的所有活塞相位信息所生成的；一控制命令发送模块，用于将所述软泵控制命令发送到驱动所述泥浆泵的一变频器。在一个实施方式中所述变频器控制器与所述主变频器控制器之间包括一赛纳玛尼克斯(SINAMICS)连接或一开放结构(OA)连接。泥浆泵的软泵控制系统，包括：复数个变频器，每个变频器用于驱动复数个泥浆泵中的一对应泥浆泵；复数个相位检测模块，每个相位检测模块用于检测所述复数个泥浆泵中的一对应泥浆泵的一活塞相位信息；与所述复数个变频器对应的复数个变频器控制器，其中，所述复数个变频器控制器包括一主变频器控制器，所述主变频器控制器用于基于所述复数个变频器控制器的所有活塞相位信息生成一软泵控制命令，每个所述变频器控制器用于将所述软泵控制命令发送到对应的变频器，所述复数个变频器基于所述软泵控制命令驱动所述复数个泥浆泵达到软泵状态。在一个实施方式中每个相位检测模块，包括布置在所述对应泥浆泵的一活塞止点处的一接近开关。在一个实施方式中所述复数个变频器控制器之间具有一赛纳玛尼克斯连接或一开放结构连接。从上述技术方案可以看出，本专利技术实施方式的变频器控制器包括：相位信息接收模块，用于接收复数个泥浆泵的复数个活塞相位信息；控制命令生成模块，用于基于复数个活塞相位信息生成软泵控制命令；控制命令发送模块，用于将软泵控制命令发送到与复数个泥浆泵相对应的复数个变频器，复数个变频器基于软泵控制命令驱动复数个泥浆泵达到软泵状态。由此可见，应用本专利技术实施方式之后，无需采用PLC或上位控制系统，通过变频器控制器即可实现软泵功能，因此可以降低硬件成本。另外，在本专利技术实施方式中，可以采用一个变频器控制器控制复数个泥浆泵，也可以采用复数个变频器控制器控制复数个泥浆泵，适用于多种应用环境中的泥浆泵，系统配置非常灵活。而且，相比采用PLC或上位控制系统的现有技术，本专利技术实施方式采用变频器控制器实现软泵，可以显著提高系统响应速度。附图说明图1是根据本专利技术实施方式的泥浆泵的软泵控制系统的第一示范性结构图。图2为根据本专利技术实施方式图1中变频器控制器10的示范性模块图。图3为本专利技术实施方式的泥浆泵的软泵控制系统的第二示范性结构图。图4为根据本专利技术实施方式图3中变频器控制器21的示范性模块图，其中该变频器控制器21不为主变频器控制器。图5为根据本专利技术实施方式两个泵时的活塞相位示意图。图6为根据本专利技术实施方式三个泵时的活塞相位示意图。图7为根据本专利技术实施方式n个泵时的活塞相位示意图，其中n为大于等于4的正整数。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本专利技术，并不用于限定本专利技术的保护范围。为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本专利技术的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本专利技术的方案。但是很明显，本专利技术的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本专利技术的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。在泵控制
中，软泵状态为：复数个(即多个，也就是至少两个)泥浆泵中，任意两个泥浆泵的活塞运动不在同一相位的工作状态。在软泵状态中，任意两个泥浆泵的波头不相互叠加，从而能够防止泵压叠加。鉴于现有技术中采用PLC或上位控制系统在复数个泥浆泵之间实现软泵功能所导致的硬件成本高及系统响应速度慢的缺陷，本专利技术实施方式不采用PLC或上位控制系统，而是通过变频器控制器在复数个泥浆泵之间实现软泵功能，可以降低成本并提高系统响应速度。图1是根据本专利技术实施方式的泥浆泵的软泵控制系统的第一示范性结构图。如图1所示，该系统包括k个泥浆泵311，312，…31k，k个电机211，212，…21k及k个变频器111，112，…11k，其中k为大于等于2的正整数。每个泥浆泵分别与各自对应的电机连接，每个电机分别与各自对应的变频器连接。具体地：泥浆泵311与电机211连接，电机211与变频器111连接；泥浆泵312与电机212连接，电机212与变频器112连接；...泥浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
变频器控制器(10)，其特征在于，包括：一相位信息接收模块(101)，用于接收复数个泥浆泵(311，312，…31k)的复数个活塞相位信息；一控制命令生成模块(102)，用于基于所述复数个活塞相位信息生成一软泵控制命令；一控制命令发送模块(103)，用于将所述软泵控制命令发送到与所述复数个泥浆泵(311，312，…31k)相对应的复数个变频器(111，112，…11k)，所述复数个变频器(111，112，…11k)基于所述软泵控制命令驱动所述复数个泥浆泵(311，312，…31k)达到一软泵状态。

【技术特征摘要】
1.变频器控制器(10)，其特征在于，包括：一相位信息接收模块(101)，用于接收复数个泥浆泵(311，312，…31k)的复数个活塞相位信息；一控制命令生成模块(102)，用于基于所述复数个活塞相位信息生成一软泵控制命令；一控制命令发送模块(103)，用于将所述软泵控制命令发送到与所述复数个泥浆泵(311，312，…31k)相对应的复数个变频器(111，112，…11k)，所述复数个变频器(111，112，…11k)基于所述软泵控制命令驱动所述复数个泥浆泵(311，312，…31k)达到一软泵状态。2.根据权利要求1所述的变频器控制器(10)，其特征在于，所述复数个泥浆泵(311，312，…31k)包含一主泵和一从泵，所述软泵控制命令，用于驱动所述从泵的一活塞相位位于的范围之内，其中T为所述主泵的一活塞相位周期；或所述复数个泥浆泵(311，312，…31k)包含一主泵、一第一从泵和一第二从泵，所述软泵控制命令，用于驱动所述第一从泵的一活塞相位位于的范围之内，所述第二从泵的一活塞相位位于的范围之内，其中T为所述主泵的一活塞相位周期。3.根据权利要求1所述的变频器控制器(10)，其特征在于，所述复数个泥浆泵(311，312，…31k)包含一主泵和(n－1)个从泵，其中n为大于等于4的正整数；所述软泵控制命令，用于驱动第m个从泵的一活塞相位位于的范围之内，其中m为一从泵的序号，m的取值范围为[1,(n－1)]，T为所述主泵的一活塞相位周期。4.泥浆泵的软泵控制系统，其特征在于，包括：复数个变频器(111，112，…11k)，每个变频器用于驱动复数个泥浆泵(311，312，…31k)中的一对应泥浆泵；复数个相位检测模块，每个相位检测模块用于检测所述复数个泥浆泵(311，312，…31k)中的一对应泥浆泵的一活塞相位信息；一变频器控制器(10)，用于基于所述复数个泥浆泵(311，312，…31k)的复数个活塞相位信息生成一软泵控制命令，将所述软泵控制命令发送到所述复数个变频器(111，112，…11k)，所述复数个变频器(111，112，…11k)基于所述软泵控...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛龙，焦洋，陈云，
申请(专利权)人：西门子中国有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11