一种煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统及控制方法，包括泵模块、永磁电机模块、集成化变频器模块、泵站专用控制室模块、泵站专用移动变压器、泵站水箱及供水系统，通过实现全自动化压裂泵站通过移动各个模块，根据需求，对压裂设备模块自由化扩展，并且并联多台压裂泵组，实现压裂时长、压裂流量、压裂压力的精准控制并提高压裂的适用范围与压裂的工况匹配度，满足不同地质条件的压力、流量调节范围，实现煤矿井下千米定向水利压裂技术的压裂效果得到精准的控制，另外，本发明专利技术还可以通过移动式控制室内人机交互界面，实时对设备实现远程操作，并可将数据传回调度中心，保证设备使用的安全性与规范化管理。保证设备使用的安全性与规范化管理。保证设备使用的安全性与规范化管理。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及煤矿井下往复式压裂装置
，尤其涉及一种煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]煤矿井下水利压裂技术最早借鉴于油田压裂的基本思想，随着煤矿开采安全技术的科研投入，对煤矿高瓦斯煤层治理开采、冲击地压的治理采用千米定向深孔分段式水利压裂技术取得了。但是，由于煤矿井下千米定向深孔分段式水利压裂技术主要特点是孔深一般为600米至1600米范围，采用分段式合并分支式的压裂技术，要求压裂设备要保持足够大的流量与压力调节范围，使得压裂层位能快速达到致裂的效果，防止传统的压裂设备工艺导致压裂介质渗透性过大影响到压裂效果，且对压裂效果不能实现精准的控制。
[0003]传统的煤矿井下压裂设备技术对接与设备流程比较繁杂，不能实现设备流水化作业与标准化作业，从而影响煤层水利压裂技术的设备标准化推广。因此，一种煤矿井下多并联耦合式智能变频一体化压裂泵站的设计及制作迫在眉睫。

技术实现思路

[0004]针对上述缺陷或不足，本专利技术的目的在于提供一种煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统及控制方。
[0005]为达到以上目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统，包括：泵站移动式控制模块，所述泵站移动式控制模块上连接有泵站移动式集成化变频器，所述泵站移动式集成化变频器上连接有多组压裂泵模块，所述压裂泵模块上连接有泵站水箱及供水模块；所述泵站移动式控制模块通过通讯信道与井上调度室相连接；其中，
[0007]所述泵站移动式控制模块用于，获取每个压裂泵模块中的设备参数，以及根据设备参数进行检测、故障判断、自动保护、数据保存、以及传输到井上调度室；
[0008]所述泵站移动式集成化变频器用于，对压裂泵模块中电机的频率调节，改变电机转速，控制泵组流量；
[0009]所述压裂泵模块包括压裂泵以及与所述压裂泵相连接的变频电机，所述压裂泵与所述泵站水箱及供水模块相连接。
[0010]所述泵站移动式控制模块包括：泵站专用移动式控制室，所述泵站专用移动式控制室内设在有矿用隔爆兼本质安全型压裂泵组用控制箱以及矿用隔爆兼本安型计算机；
[0011]所述矿用隔爆兼本安型计算机用于获取设备参数，并且对设备参数处理、检测、故障判断、以及数据保存；
[0012]所述矿用隔爆兼本质安全型压裂泵组用控制箱用于，根据矿用隔爆兼本安型计算机处理后的数据自动保护以及与所述井上调度室通讯。
[0013]所述泵站移动式控制模块还包括：矿用隔爆兼本安型录像机，用于实时传输施工
的压裂孔位处状态、压裂区域巷道处状态、警戒处位置人员的进出情况到井上调度室。
[0014]所述矿用隔爆兼本质安全型压裂泵组用控制箱通过RS485 RTU通讯协议或TCP/IP光纤通讯能实现变频器与设备信号的采集、记录、控制。
[0015]所述压裂泵模块为三组，所述泵站移动式集成化变频器对应设置有三台变频器，所述变频器内部包含3台500kw独立变频输出单元，对三台永磁变频电机调速与运行。
[0016]所述压裂泵为往复式五缸压裂泵，所述变频电机为永磁变频电机。
[0017]所述泵站水箱及供水模块包括与往复式五缸压裂泵相连接的水箱，所述水箱的进水口上安装有DN250篮式过滤器和气动调节阀。
[0018]所述水箱内部安装有隔爆型液位计，实时监测水箱液位的变化率，与所述气动调节阀闭环配合，保证压裂泵组正常运行的所需液位且水箱不能外溢。
[0019]所述泵站移动式集成化变频器上连接有矿用隔爆兼本安型移动式干式变压器，所述矿用隔爆兼本安型移动式干式变压器容量为2000kva。
[0020]一种煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统的控制方法，包括：
[0021]获取压裂泵的设备参数；所述设备参数包括压裂泵的速度、泵组输出压力、泵组输出流量、以及压裂时长；
[0022]调节泵站移动式集成化变频器的三相不平衡保护阀值系数，按照启动顺序，对负载不平衡进行过滤，提高变频器的功率因数；
[0023]泵站移动式控制模块利用TCP/IP网络通信将所有设备数据的采集、记录与设备的控制集中传输到泵站移动式控制模块中的矿用隔爆兼本安型计算机上；
[0024]所述矿用隔爆兼本安型计算机、矿用隔爆兼本质安全型压裂泵组用控制箱将设备数据通过无线传输、光缆传输多种传输方式传输到井上调度室；并且根据所述设备参数进行故障判断和数据反馈，进行自动保护，满足不同矿井需求。
[0025]与现有技术比较，本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术提供了一种煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统及控制方法，通过移动各个模块，能够根据需求，对压裂设备模块自由化扩展，满足不同地质条件的压力、流量调节范围，实现煤矿井下千米定向水利压裂技术的压裂效果得到精准的控制，并且对煤矿井下水利压裂设备技术应用标准化有着积极地影响。
附图说明
[0027]图1是本专利技术煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统结构框图示意图；
[0028]图2是本专利技术煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统原理图。
[0029]图中，1—泵站移动式控制模块；2—泵站移动式集成化变频器；3—压裂泵模块；4—泵站水箱及供水模块；5—井上调度室；11—压裂泵；12—矿用隔爆兼本安型计算机；31—压裂泵；32—变频电机。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图对本专利技术做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0031]如图1、2所示，本专利技术提供了一种煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统，包括：泵站移动式控制模块1，所述泵站移动式控制模块1上连接有泵站移动式集成化变频器2，所述泵站移动式集成化变频器2上连接有多组压裂泵模块3，所述压裂泵模块3上连接有泵站水箱及供水模块4；所述泵站移动式控制模块1通过通讯信道与井上调度室5相连接；其中，
[0032]所述泵站移动式控制模块1用于，获取每个压裂泵模块3中的设备参数，以及根据设备参数进行检测、故障判断、自动保护、数据保存、以及传输到井上调度室5；
[0033]所述泵站移动式集成化变频器2用于，对压裂泵模块3中电机的频率调节，改变电机转速，控制泵组流量；
[0034]所述压裂泵模块3包括压裂泵31以及与所述压裂泵31相连接的变频电机32，所述压裂泵31与所述泵站水箱及供水模块4相连接。
[0035]其中，所述泵站移动式控制模块1包括：泵站专用移动式控制室，所述泵站专用移动式控制室内设在有矿用隔爆兼本质安全型压裂泵组用控制箱11以及矿用隔爆兼本安型计算机12；
[0036]所述矿用隔爆兼本安型计算机12用于获取设备参数，并且对设备参数处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统，其特征在于，包括：泵站移动式控制模块(1)，所述泵站移动式控制模块(1)上连接有泵站移动式集成化变频器(2)，所述泵站移动式集成化变频器(2)上连接有多组压裂泵模块(3)，所述压裂泵模块(3)上连接有泵站水箱及供水模块(4)；所述泵站移动式控制模块(1)通过通讯信道与井上调度室(5)相连接；其中，所述泵站移动式控制模块(1)用于，获取每个压裂泵模块(3)中的设备参数，以及根据设备参数进行检测、故障判断、自动保护、数据保存、以及传输到井上调度室(5)；所述泵站移动式集成化变频器(2)用于，对压裂泵模块(3)中电机的频率调节，改变电机转速，控制泵组流量；所述压裂泵模块(3)包括压裂泵(31)以及与所述压裂泵(31)相连接的变频电机(32)，所述压裂泵(31)与所述泵站水箱及供水模块(4)相连接。2.根据权利要求1所述的煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统，其特征在于，所述泵站移动式控制模块(1)包括：泵站专用移动式控制室，所述泵站专用移动式控制室内设在有矿用隔爆兼本质安全型压裂泵组用控制箱(11)以及矿用隔爆兼本安型计算机(12)；所述矿用隔爆兼本安型计算机(12)用于获取设备参数，并且对设备参数处理、检测、故障判断、以及数据保存；所述矿用隔爆兼本质安全型压裂泵组用控制箱(11)用于，根据矿用隔爆兼本安型计算机(12)处理后的数据自动保护以及与所述井上调度室(5)通讯。3.根据权利要求2所述的煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统，其特征在于，所述泵站移动式控制模块(1)还包括：矿用隔爆兼本安型录像机(13)，用于实时传输施工的压裂孔位处状态、压裂区域巷道处状态、警戒处位置人员的进出情况到井上调度室(5)。4.根据权利要求2或3所述的煤矿井下智能变频一体化压裂泵控制系统，其特征在于，所述矿用隔爆兼本质安全型压裂泵组用控制箱(11)通过RS485 RTU通讯协议或TCP/IP光纤通讯能实...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚鹏飞，谭国政，王超，李迎科，马保刚，郭拴祥，
申请(专利权)人：宝鸡航天动力泵业有限公司，
类型：发明
国别省市：