[实用新型]井口装备试压泵组自控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油天然气井口装备试压泵组的自控系统，属于自动控制领域。

背景技术

石油、天然气井的井控装置需进行耐压试验，以检验其安全性。井控装置包括井口装置、节流压井管汇、井筒、防喷管线、地面管线等。现有的试验检测技术落后，检验手段不完备，试验设备简陋，长期以来，仅对井口装置进行试验检测，不检测其它井控装置。尤其是，在全井筒水压试验时，由于只用一台泵充压，泵的排量有限，故充压速度慢、时间长，试验工作效率低。为此，申请人发明了一种泵组(已另案申请专利)，由多台排压不同的充压泵组合构成，其中，排压最高的是充气泵，其余是水泵。该泵组可分机分别向井口装置、节流压井管汇、井筒、防喷管线、地面管线充压，也可并机同时向井筒充压，以加快充压速度，缩短试验时间。泵组向井筒充压的过程是：充压之初，各水泵同时启动，共同向井筒排水充压，当井内压力达到排压最低的水泵的额定输出压力时，该泵停止，其余水泵继续工作，当井内压力达到另一台水泵的额定输出压力时，该泵停止，其余水泵继续工作；依此类推，直到井内压力接近排压最高水泵的额定输出压力时，降低该水泵电机的转速，减小排量，并启动充气泵，同时向井筒充入压缩空气，以准确控制试验压力的终值，当井内压力达到额定实验压力时，水泵、气泵同时停止。显然，该泵组的工作过程比单泵复杂，现有单泵控制装置不能满足上述泵组的控制要求。

发明内容

本实用新型的目的，是提供一种满足上述泵组控制要求的自动控制系统。

本实用新型的技术解决方案是：

一种井口装备试压泵组的自控系统，包括控制器、压力传感器；所述压力传感器布置在被试装置上，该压力传感器的信号输出端通过导线连接控制器，所述控制器的输出端通过导线连接泵组；所述泵组包括充水泵和充气泵，均具有泵电机的启动/停止信号执行器，其中，充水泵的电机具有变频器；该控制器具有泵组分、并机控制单元和泵组转速控制单元；所述泵组分、并机控制单元的输出端通过导线分别连接各泵电机的启动/停止信号执行器，所述泵组转速控制单元的输出端通过导线分别连接各水泵电机的变频器。

所述控制器是数字式控制器。

所述数字式控制器是单片机、PC机、PLC可编程序控制器中任一种。

所述泵电机的启动/停止信号执行器是交流接触器。

所述自控系统还具有用于显示压力及各泵运行状态的显示器。

所述自控系统还具有用于记录试验参数的记录仪。

所述自控系统还具有用于存储试验参数的存储器。

本控制系统的有益技术效果：由于采用计算机对泵组的工作程序进行控制，准确、可靠，完全满足了泵组的控制要求。

附图说明

图1是本控制系统的结构框图

图2是本控制系统的控制器结构框图

图3是本控制系统的一种电路图，其中：

图3-1是继电控制部分电路图

图3-2是弱电部分电路图

具体实施方式

参见图1：试压泵组共有三台泵，即充气泵和1、2号充水泵，泵的出口通过单向阀连通被试装置8，充入水和/空气，使被试装置8内的压力符合试验要求。

本控制系统包括控制器4、存储器1、显示器2、记录仪3、压力传感器5。压力传感器5安装在试验装置的出口管道上，用于检测试验压力，将压力信号送入控制器4处理，再由控制器4向泵组电机输出相应的控制信号，对泵组电机的工作状态进行控制。存储器1与控制器4连接，用于存储试验压力的设定值及控制程序；显示器2与控制器4、压力传感器5连接，用于实时显示控制器4输出的控制信号和压力传感器5输出的压力信号；记录仪3连接显示器2，用于记录被试装置8内的压力值。

参见图2：控制器4有两个控制单元，即泵组分并机控制单元6和泵组转速控制单元7。泵组分并机控制单元6具有三个信号输出口，分别向充气泵和1号充水泵、2号充水泵输出控制信号，控制其启动或停止。泵组转速控制单元7具有两个信号输出口，分别向1号充水泵、2号充水泵电机变频器输出控制信号，控制泵电机的运转速度。

控制器4采用PLC可编程序控制器，也可用单片机、PC机，其软件具有泵组分并机控制单元6，水泵电机转速控制单元7。根据控制要求预先编程，输入存储器1存储。

参见图3-1、图3-2，图中：M是泵的电机，FR是电机变频器，KM是交流接触器，KT是中间继电器，PLC是可编程序控制器。这些都是常规的控制元件，该电路的原理为人们熟知，故不必赘述。

其工作过程是，充压之初，被试装置8内的压力低于设定压力，1、2号充水泵同时启动，共同向井筒排水充压，当井内压力达到2号充水泵的额定输出压力时，该泵自动停止，1号充水泵继续工作，当井内压力接近1号充水泵的额定输出压力时(例如设定为额定输出压力的90％)，控制器输出频率调节信号，改变电机变频器的频率，降低该水泵电机的转速，减小排量(例如设定为额定排量的30％)，并启动充气泵，同时向井筒充入压缩空气，以准确控制试验压力的终值，当井内压力达到额定实验压力时，水泵、气泵同时停止。