一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备制造技术

本发明专利技术涉及一种双路加砂压裂成套装备，属于煤矿设备技术领域，具体是涉及一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备。本发明专利技术将加砂压裂泵、压裂泵电机、系统控制柜、过滤水箱和供水管路、加混砂装置等设备采用串式结构按次序分装到了定制矿车上，既满足了井下加砂压裂的各项功能需求，又极大程度上完成了系统的集成，适应了煤矿井下条巷式工作空间为主的施工环境，同时采用了系统内携砂、清水双水路布置和系统自监测监控，不仅提高了井下单加砂压裂泵组的安全稳定运行保障能力，而且大大提高了应急清水和携砂管路切换的效率，提升了在井下受限环境下进行加砂压裂工程施工的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备
本发涉及一种双路加砂压裂成套装备，属于煤矿设备
，具体是涉及一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备。
技术介绍
水力压裂可以在脆性煤岩层中形成立体缝网，在煤岩层中建立了新的煤层瓦斯渗流通道，大大提高煤层瓦斯的抽采效率，但是压裂完成后煤岩层裂隙会在地层应力作用下自动闭合，影响最终的压裂抽采效果，急需在压裂过程中添加支撑剂进行裂隙支撑，提高压裂裂隙的留存时间，延长压裂增抽的抽采时效。另一方面，携砂高速流体也可以极大的提高煤岩层中的切割和造穴效率和效果，所以便于煤矿井下使用的加砂压裂泵组是煤矿井下水力化措施发展的必备基础装备。但是煤矿井下作业空间以狭长巷道为主，对施工加砂压裂的装备布置和运输都提出了特殊的要求。不仅要实现加砂泵组和加混砂装置等多个部件的合理部署，同时为了应对加砂压裂过程中可能发生的砂堵等异常情况，还需要在受空间内设置泵组清水备用管路，并且实现清水管路和携砂管路的方便切换。针对以上问题，本专利技术的设计者通过深入调研，研究设计出一种适用于煤矿井下的集成于平板矿车上的车载串式双路加砂压裂成套装备，由压裂泵、动力电机、供电控制、储供水和加混砂等集成于定制平板矿车上的功能模块及辅助管线等组成，装备整体融合了清水和携砂双水路系统、自动加混砂系统、供电保护系统和远程监控系统，实现了煤矿井下狭长巷道为主的受限空间环境下的多矿车多系统协同作业的携砂压裂施工，为煤炭行业提供了一种新型的煤矿井下加砂压裂装备及施工工艺技术方式。
技术实现思路
本专利技术提供了一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，本装备适用于煤矿井下水力加砂压裂、携砂水力切割和携砂水力造穴等方面的工程施工。为解决上述问题，本专利技术的方案是：一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，包括若干个依次连接的模块化矿车以及加砂压裂泵低压供液管路(21)，所述模块化矿石车至少包括：一加砂压裂泵模块化矿车，所述加砂压裂泵模块化矿车设置一可转向的加砂压裂泵(1)；加砂压裂泵(1)被配置为能在施工时通过动力轴经万向轴连器(2)与一加砂压裂泵变频电机(4)传动轴连接；一动力电机模块化矿车，与所述加砂压裂泵模块化矿车邻接，用于安置所述加砂压裂泵变频电机(4)；一供电控制模块化矿车，其上设置有加砂压裂泵变频电机启动柜(5)和动力控制柜(7)；一供水模块化矿车，其上设置压裂泵清水水路供液泵(10)以及加混砂装置清水供液泵(11)；所述压裂泵清水水路供液泵(10)连接加砂压裂泵清水供液管路(24)；一加混砂模块化矿车，其上设置与所述供水模块化矿车水中相连的加混砂装置，所述加混砂装置连接加砂压裂泵携砂液供液管路(27)；其中，所述加砂压裂泵低压供液管路(21)通过加砂压裂泵低压供液管路汇接(31)连接加砂压裂泵清水供液管路(24)和加砂压裂泵携砂液供液管路(27)以及加砂压裂泵(1)的低压进液口(2-12)。优选的，上述的一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，所述加砂压裂泵模块化矿车包括：加砂压裂泵，与矿车通过底座轴承连接，所述加砂压裂泵被配置为在运输时与矿车同向，利用泵头支撑(2-2)和泵体支撑(2-5)与矿车(2-1)固定；并在施工时，旋转90度后通过运行稳固台(2-11)与矿车(2-1)固定。优选的，上述的一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，所述供电控制模块化矿车包括：加砂压裂泵变频电机启动柜接线盒(6)、压裂泵变频电机启动柜(5)、动力控制柜(7)；其中，高压外部供电(6-1)通过加砂压裂泵变频电机启动柜接线盒(6)接入加砂压裂泵变频电机启动柜(5)；由加砂压裂泵变频电机启动柜接线盒(6)引出后通过内部高压供电(6-3)连接加砂压裂泵变频电机高压接线盒(3)；低压外部供电(6-2)接入动力控制柜(7)引出内部低压供电(6-4)用于连接远控防爆电脑(15)，并引出控制动力供电(6-5)分别连接储供水模块变频电机(3-3)和加混砂模块的渣浆泵变频电机(4-2)、搅拌变频电机(4-8)及输砂绞龙变频电机(4-9)；所述远控防爆电脑(15)通过双向信号光纤(6-6)连接监控控制柜(8)；监控控制柜(8)通过双向监控线(6-7)连接加砂压裂泵变频电机启动柜(5)、动力控制柜(7)和管路电磁阀(13、23、26)；监控控制柜(8)通过监测信号线(6-8)连接加砂压裂泵(1)、管路流量监测仪(19)、加砂压裂泵变频电机(4)和加混砂装置混砂罐(29)的混砂罐液位器(4-10)。优选的，上述的一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，所述供水模块化矿车包括：远控防爆电脑(15)将操作命令通过双向信号光纤(6-6)传输给监控控制柜(8)，由监控控制柜(8)转换为各单元的执行指令，通过双向监控线(6-7)操作管路电磁阀(13、23、26)动作，或通过双向监控线(6-7)传递给加砂压裂泵变频电机启动柜(5)启动加砂压裂泵变频电机(4)，或通过双向监控线(6-7)传递给动力控制柜(7)，再由动力控制柜(7)通过动力供电(6-5)分别控制储供水模块变频电机(3-3)和加混砂模块的渣浆泵变频电机(4-2)、搅拌变频电机(4-8)及输砂绞龙变频电机(4-9)的动作；同时通过双向监控线(6-7)将管路电磁阀(13、23、26)、加砂压裂泵变频电机启动柜(5)和动力控制柜(7)动作执行反馈信号收集回监控控制柜(8)，再通过双向信号光纤(6-6)反馈回远控防爆电脑(15)。优选的，上述的一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，所述供水模块化矿车包括：过滤水箱(3-2)、加混砂装置清水供液泵(3-5)、压裂泵清水水路供液泵(3-6)和2台供水变频电机(3-4)；所述过滤水箱(3-2)内部设置水箱滤网(3-3)，过滤水箱(3-2)滤清侧分别与加混砂装置清水供液泵(3-5)和压裂泵清水水路供液泵(3-6)进液口采用管路相连，加混砂装置清水供液泵(3-5)和压裂泵清水水路供液泵(3-6)的动力轴分别与2台供水变频电机(3-4)的传动轴连接。优选的，上述的一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，压裂泵清水水路供液泵(10)进液口通过管路与过滤水箱(9)相连，出液口(3-8)通过加混砂装置供水管路(12)与加混砂装置混砂罐(29)的清水进液口(4-5)连接，加混砂装置供水管路(12)上设置加混砂装置供水电磁阀(13)。优选的，上述的一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，所述过滤水箱(9)与外部供水装置(7-1)相连；外部供水进入过滤水箱(9)通过水箱滤网(3-3)后分为两路，一路由压裂泵清水水路供液泵(10)辅助增压后通过加砂压裂泵清水供液管路(24)和加砂压裂泵清水供液管路电磁阀(23)进入加砂压裂泵低压供液管路汇接(31)，然后进入加砂压裂泵低压供液管路(21)，形成加砂压裂泵清水供水水路(7-6)；另一路由加混砂装置清水供液泵(11)辅助增压后通过加混砂装置供水管路(12)和加混砂装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，其特征在于，包括若干个依次连接的模块化矿车以及加砂压裂泵低压供液管路(21)，所述模块化矿车至少包括：/n一加砂压裂泵模块化矿车，所述加砂压裂泵模块化矿车设置一可转向的加砂压裂泵(1)；加砂压裂泵(1)被配置为能在施工时通过动力轴经万向轴连器(2)与一加砂压裂泵变频电机(4)传动轴连接；/n一动力电机模块化矿车，与所述加砂压裂泵模块化矿车邻接，用于安置所述加砂压裂泵变频电机(4)；/n一供电控制模块化矿车，其上设置有加砂压裂泵变频电机启动柜(5)和动力控制柜(7)；/n一供水模块化矿车，其上设置压裂泵清水水路供液泵(10)以及加混砂装置清水供液泵(11)；所述压裂泵清水水路供液泵(10)连接加砂压裂泵清水供液管路(24)；/n一加混砂模块化矿车，其上设置与所述供水模块化矿车清水供液泵(11)相连的加混砂装置，所述加混砂装置连接加砂压裂泵携砂液供液管路(27)；/n其中，所述加砂压裂泵低压供液管路(21)通过加砂压裂泵低压供液管路汇接(31)连接加砂压裂泵清水供液管路(24)和加砂压裂泵携砂液供液管路(27)以及加砂压裂泵(1)的低压进液口(2-12)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，其特征在于，包括若干个依次连接的模块化矿车以及加砂压裂泵低压供液管路(21)，所述模块化矿车至少包括：
一加砂压裂泵模块化矿车，所述加砂压裂泵模块化矿车设置一可转向的加砂压裂泵(1)；加砂压裂泵(1)被配置为能在施工时通过动力轴经万向轴连器(2)与一加砂压裂泵变频电机(4)传动轴连接；
一动力电机模块化矿车，与所述加砂压裂泵模块化矿车邻接，用于安置所述加砂压裂泵变频电机(4)；
一供电控制模块化矿车，其上设置有加砂压裂泵变频电机启动柜(5)和动力控制柜(7)；
一供水模块化矿车，其上设置压裂泵清水水路供液泵(10)以及加混砂装置清水供液泵(11)；所述压裂泵清水水路供液泵(10)连接加砂压裂泵清水供液管路(24)；
一加混砂模块化矿车，其上设置与所述供水模块化矿车清水供液泵(11)相连的加混砂装置，所述加混砂装置连接加砂压裂泵携砂液供液管路(27)；
其中，所述加砂压裂泵低压供液管路(21)通过加砂压裂泵低压供液管路汇接(31)连接加砂压裂泵清水供液管路(24)和加砂压裂泵携砂液供液管路(27)以及加砂压裂泵(1)的低压进液口(2-12)。


2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，其特征在于，所述加砂压裂泵模块化矿车包括：
加砂压裂泵，与矿车通过底座轴承连接，所述加砂压裂泵被配置为在运输时与矿车同向，利用泵头支撑(2-2)和泵体支撑(2-5)与矿车(2-1)固定；并在施工时，旋转90度后通过运行稳固台(2-11)与矿车(2-1)固定。


3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，其特征在于，所述供电控制模块化矿车包括：
加砂压裂泵变频电机启动柜接线盒(6)、压裂泵变频电机启动柜(5)、动力控制柜(7)；
其中，高压外部供电(6-1)通过加砂压裂泵变频电机启动柜接线盒(6)接入加砂压裂泵变频电机启动柜(5)；由加砂压裂泵变频电机启动柜接线盒(6)引出后通过内部高压供电(6-3)连接加砂压裂泵变频电机高压接线盒(3)；
低压外部供电(6-2)接入动力控制柜(7)引出内部低压供电(6-4)用于连接远控防爆电脑(15)，并引出控制动力供电(6-5)分别连接储供水模块变频电机(3-3)和加混砂模块的渣浆泵变频电机(4-2)、搅拌变频电机(4-8)及输砂绞龙变频电机(4-9)；
所述远控防爆电脑(15)通过双向信号光纤(6-6)连接监控控制柜(8)；监控控制柜(8)通过双向监控线(6-7)连接加砂压裂泵变频电机启动柜(5)、动力控制柜(7)和管路电磁阀(13、23、26)；监控控制柜(8)通过监测信号线(6-8)连接加砂压裂泵(1)、管路流量监测仪(19)、加砂压裂泵变频电机(4)和加混砂装置混砂罐(29)的混砂罐液位器(4-10)。


4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下车载串式双路加砂压裂成套装备，其特征在于，所述供电控制模块化矿车包括：
远控防爆电脑(15)将操作命令通过双向信号光纤(6-6)传输给监控控制柜(8)，由监控控制柜(8)转换为各单元的执行指令，通过双向监控线(6-7)操作管路电磁阀(13、23、26)动作，或通过双向监控线(6-7)传递给加砂压裂泵变频电机启动柜(5)启动加砂压裂泵变频电机(4)，或通过双向监控线(6-7)传递给动力控制柜(7)，再由动力控制柜(7)通过动力供电(6-5)分别控制储供水模块变频电机(3-3)和加混砂模块的渣浆泵变频电机(4-2)、搅拌变频电机(4-8)及输砂绞龙变频电机(4-9)的动作；同时通过双向监控线(6-7)将管路电磁阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵继展，张静非，郑凯歌，陈志胜，陈冬冬，龙威成，贾秉义，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61