專利名稱：全自動(dòng)變頻控制煤礦井下壓裂泵組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于壓裂施工、煤層注水等設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域中所用的一種壓裂泵組，特 別涉及一種全自動(dòng)變頻控制的煤礦井下壓裂泵組。
背景技術(shù)：
目前，在煤層氣開采過程中需要向壓裂孔中注入各種腐蝕性不強(qiáng)的液體，如清水、 砂漿、水溶性混合液體等，用于進(jìn)行注漿、噴砂、射孔、管線試壓、堵水、壓裂等作業(yè)；在向壓 裂孔內(nèi)注入液體時(shí)需要使用壓裂泵進(jìn)行作業(yè)，但是現(xiàn)有的壓裂泵普遍存在如下缺陷操作 人員必須在井下采用手工近距離操作，無法保證操作人員安全，并且，現(xiàn)有的壓裂泵組不能 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工況實(shí)時(shí)、快速地實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)操作和流量壓力的無級(jí)調(diào)節(jié)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種全自動(dòng)變頻控制煤礦井下壓裂泵組，以解決現(xiàn)有技 術(shù)中壓裂泵組不能根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工況實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)操作和流量壓力的無級(jí)調(diào) 節(jié)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案全自動(dòng)變頻控制煤礦井下壓裂 泵組，包括防爆變頻電機(jī)、減速機(jī)、高壓柱塞泵、與高壓柱塞泵連通的高壓管路和變頻控制 系統(tǒng)，所述防爆變頻電機(jī)與減速機(jī)的動(dòng)力輸入軸傳動(dòng)連接，所述減速機(jī)的動(dòng)力輸出軸與高 壓柱塞泵傳動(dòng)連接，所述高壓管路中設(shè)有流量傳感器和壓力傳感器，所述變頻控制系統(tǒng)包 括控制電路及由控制電路控制連接的變頻器，所述流量傳感器和壓力傳感器的信號(hào)輸出端 與變頻控制系統(tǒng)中控制電路的信號(hào)輸入端連接，所述變頻控制系統(tǒng)中的變頻器的信號(hào)輸出 端與防爆變頻電機(jī)控制連接。所述變頻器的調(diào)節(jié)頻率范圍為5-100赫茲。所述防爆變頻電機(jī)、減速機(jī)及高壓柱塞泵通過螺栓固設(shè)在底座上。本實(shí)用新型的自動(dòng)煤礦井下壓裂泵組在使用時(shí)，防爆變頻電機(jī)、減速機(jī)和高壓柱 塞泵設(shè)置在井下，變頻控制系統(tǒng)設(shè)置在井上或者距離施工地點(diǎn)比較遠(yuǎn)的安全地帶，由流量 傳感器和壓力傳感器將所測(cè)得的反饋信號(hào)輸入控制電路中，再由變頻器根據(jù)反饋信號(hào)對(duì)防 爆變頻電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)，當(dāng)高壓管路輸出負(fù)載要求高壓力小流量時(shí)，變頻控 制系統(tǒng)通過控制電路對(duì)變頻電機(jī)進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)，此時(shí)調(diào)低電機(jī)轉(zhuǎn)速，減小系統(tǒng)流量；當(dāng)高 壓管路輸出負(fù)載要求大流量低壓力時(shí)，變頻控制系統(tǒng)通過控制電路對(duì)變頻電機(jī)進(jìn)行恒功率 調(diào)節(jié)，此時(shí)調(diào)高電機(jī)轉(zhuǎn)速，增大系統(tǒng)流量。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。根據(jù)流量傳感 器和壓力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)而由變頻器調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)控制 及流量、壓力的無級(jí)調(diào)節(jié)。作為信號(hào)采集部分的傳感器、信號(hào)處理部分的變頻控制系統(tǒng)、及 信號(hào)執(zhí)行部分的防爆電機(jī)和高壓柱塞泵構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制回路，根據(jù)實(shí)際工況實(shí)時(shí)、快速 的實(shí)現(xiàn)整個(gè)壓裂泵組的自動(dòng)調(diào)節(jié)。并且本實(shí)用新型還能避免工作人員近距離的井下作業(yè)， 避免出現(xiàn)人身傷害事故發(fā)生。

圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，全自動(dòng)變頻控制煤礦井下壓裂泵組，包括底座7，在底座7上通 過螺栓固定有防爆變頻電機(jī)1、減速機(jī)3及高壓柱塞泵5，防爆變頻電機(jī)1通過輸入聯(lián)軸器2 與減速機(jī)3的動(dòng)力輸入軸傳動(dòng)連接，減速機(jī)3的動(dòng)力輸出軸通過輸出聯(lián)軸器4與高壓柱塞 泵5傳動(dòng)連接，高壓柱塞泵5的壓裂液輸入口通過管路與用于容納壓裂液的箱體8連通，高 壓柱塞泵5的壓裂液輸出口附近設(shè)有通過管路與箱體8連通的泄壓閥，高壓柱塞泵5的壓 裂液出輸出口連接有通往壓裂工作面的用于輸出壓裂液的高壓管路6，在高壓管路6中安 裝有流量傳感器10和壓力傳感器11，壓裂泵組還包括變頻控制系統(tǒng)系統(tǒng)9，變頻控制系統(tǒng)9 包括控制電路和由控制電路控制連接的變頻器，流量傳感器10和壓力傳感器11的信號(hào)輸 出端與變頻控制系統(tǒng)9中控制電路的信號(hào)輸入端連接，變頻控制系統(tǒng)的變頻器的信號(hào)輸出 端與防爆變頻電機(jī)1控制連接，變頻器的調(diào)節(jié)頻率為范圍5-100赫茲，由流量傳感器10、壓 力傳感器11、變頻控制系統(tǒng)9、防爆變頻電機(jī)1及高壓柱塞泵5構(gòu)成閉環(huán)控制回路。本實(shí)用新型使用時(shí)由壓力傳感器11及流量傳感器10采集到的信號(hào)經(jīng)控制電路反 饋給變頻控制系統(tǒng)9中的控制電路，變頻器根據(jù)輸入的實(shí)時(shí)工況信號(hào)經(jīng)控制電路向防爆變 頻電機(jī)1輸出控制信號(hào)，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，使得變頻電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速滿足工況要求，如果不滿 足，通過流量傳感器及壓力傳感器新采集到的反饋信號(hào)，重新調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，直至電機(jī)的輸 出滿足工況實(shí)際要求。具體實(shí)施時(shí)，當(dāng)高壓管路輸出負(fù)載要求高壓力小流量時(shí)，變頻器通過控制電路對(duì) 變頻電機(jī)進(jìn)行50-5赫茲的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)，此時(shí)調(diào)低電機(jī)轉(zhuǎn)速，減小系統(tǒng)流量；當(dāng)高壓管路輸 出負(fù)載要求大流量低壓力時(shí)，變頻器通過控制電路對(duì)變頻電機(jī)進(jìn)行50-100赫茲的恒功率 調(diào)節(jié)，此時(shí)調(diào)高電機(jī)轉(zhuǎn)速，增大系統(tǒng)流量；當(dāng)系統(tǒng)即需要高壓力又需要大流量時(shí)，變頻器以 50赫茲工頻輸出，電機(jī)輸出工頻轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)輸出最高壓力的最大流量。本實(shí)用新型常用于煤層氣開采中壓裂施工，煤礦井下煤層注水，本實(shí)用新型還可 用于工業(yè)中高壓清洗領(lǐng)域，其全自動(dòng)變頻控制系統(tǒng)安全可靠，且可以實(shí)現(xiàn)高壓清洗時(shí)所需 清洗液流量壓力的無級(jí)調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求全自動(dòng)變頻控制煤礦井下壓裂泵組，其特征在于包括防爆變頻電機(jī)、減速機(jī)、高壓柱塞泵、與高壓柱塞泵連通的高壓管路和變頻控制系統(tǒng)，所述防爆變頻電機(jī)與減速機(jī)的動(dòng)力輸入軸傳動(dòng)連接，所述減速機(jī)的動(dòng)力輸出軸與高壓柱塞泵傳動(dòng)連接，所述高壓管路中設(shè)有流量傳感器和壓力傳感器，所述變頻控制系統(tǒng)包括控制電路及由控制電路控制連接的變頻器，所述流量傳感器和壓力傳感器的信號(hào)輸出端與變頻控制系統(tǒng)中控制電路的信號(hào)輸入端連接，所述變頻控制系統(tǒng)中的變頻器的信號(hào)輸出端與防爆變頻電機(jī)控制連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)變頻控制煤礦井下壓裂泵組，其特征在于所述變頻 器的調(diào)節(jié)頻率范圍為5-100赫茲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全自動(dòng)變頻控制煤礦井下壓裂泵組，其特征在于所述 防爆變頻電機(jī)、減速機(jī)及高壓柱塞泵通過螺栓固設(shè)在底座上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種全自動(dòng)變頻控制煤礦井下壓裂泵組，包括防爆變頻電機(jī)、減速機(jī)、高壓柱塞泵、與高壓柱塞泵連通的高壓管路和變頻控制系統(tǒng)，所述防爆變頻電機(jī)與減速機(jī)的動(dòng)力輸入軸傳動(dòng)連接，所述減速機(jī)的動(dòng)力輸出軸與高壓柱塞泵傳動(dòng)連接，所述高壓管路中設(shè)有流量傳感器和壓力傳感器，所述變頻控制系統(tǒng)包括控制電路及由控制電路控制連接的變頻器，所述流量傳感器和壓力傳感器的信號(hào)輸出端與變頻控制系統(tǒng)中控制電路的信號(hào)輸入端連接，所述變頻控制系統(tǒng)中的變頻器的信號(hào)輸出端與防爆變頻電機(jī)控制連接。本實(shí)用新型根據(jù)流量傳感器和壓力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)而由變頻器調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)控制及流量壓力的無級(jí)調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)F04B49/06GK201730812SQ20102028860
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者馮立杰, 姜錫慧, 段文斌, 王東, 王思鵬, 趙健, 趙振渠, 魯基春 申請(qǐng)人:河南省煤層氣開發(fā)利用有限公司