[实用新型]混砂车液位双闭环自动控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及油气田压裂作业中混砂车混合罐的液位自动控制。

背景技术

压裂作业要求混砂车混合罐中的液面在边出料、边进料的动态过程中要保持一个设定的高度，在现有技术中，是通过图1所示的单回路装置来对变化的液面高度进行调节从而满足施工要求的。当在控制面板输入设定液位值后，设置在混合罐液面上方的液位传感器，将所检测到的实际液位值传输到CPU数据处理器，该处理器根据所设定的液位值与所传入的实际液位值进行比较，对所得的差值进行处理后，经功率放大器输出一个放大的电流信号，使液压泵的供油量发生改变，从而通过液压马达的转速变化来改变吸入砂泵的流量，实现对混合罐液位的调节。但问题在于，由于吸入砂泵存在较大的机械惯性，而且吸入管路较长，因而使调控滞后；随着液位忽高忽低频繁变化，对CPU数据处理器不断发出的新指令，吸入砂泵的流量改变来不及完成，而形成一种液位变化大幅振荡现象，使系统的控制稳定性差，既不能及时反映调节效果，也使液位出现较大的动态偏差。

发明内容

本实用新型的目的，是对上述现有装置进行改进，提供一种混砂车液位双闭环控制装置，以消除控制过程中液位变化振荡现象，使液位控制平稳，快速响应，克服调控滞后。

本实用新型所提供的混砂车液位双闭环自动控制装置，具有通往混合罐的吸入管路，吸入管路上设有吸入砂泵及相联的液压马达，液压马达依次连接液压泵、功率放大器、CPU数据处理器，具有设置在混合罐的液位传感器，液位传感器连接于CPU数据处理器，CPU数据处理器与控制面板相连，其特征在于，在吸入砂泵与混合罐之间的吸入管路上，设有一蝶阀，该蝶阀连接一角度传感器，蝶阀与角度传感器分别与CPU数据处理器相连。

上述改进后的装置，CPU数据处理器将液位传感器检测到的罐内液位值与所设定的液位值进行比较，将液位差值处理后，经功率放大器输出放大的电流信号给液压泵，使吸入砂泵的流量相应变化，同时，CPU数据处理器将液位差值转换为蝶阀开启角度值，并将此值与角度传感器检测到的蝶阀实际开启角度值进行比较，在对角度差值处理后将信号发送给蝶阀，使之变化其开启角度，从而满足流量要求，这样来实现对罐内液面的双重调控。

本实用新型与现有技术相比所具有的优点是：由于在靠近混合罐的吸入管路上增加了控制流量的蝶阀，在蝶阀与CPU数据处理器之间设置角度传感器，使流入混合罐的液体的流量得到粗调加精调相结合的控制，大大减少了调控滞后现象；在CPU数据处理器内增加蝶阀闭环控制算法，减少了液位波动，也降低了波动的幅度，使液位控制更加平稳，提升了液位控制的响应性能。

附图说明

图1为改进前混砂车液位自动控制装置的方框图；

图2为本实用新型方框图，图中为吸入管路，为相电路连接，为相机械联结，为相液压连接。

具体实施方式

参见图2，混砂车液位双闭环自动控制装置，具有通往混合罐的吸入管路，吸入管路上设有吸入砂泵及相联的液压马达，液压马达经液压泵、功率放大器连接到CPU数据处理器，在混合罐上方设有检测罐内实际液位的液位传感器，液位传感器接入CPU数据处理器，这样，形成了一个经吸入砂泵的闭环，此外，在靠近混合罐的吸入管路上设置一个精调入罐液体流量的蝶阀，因已有现存的液压装置，所以该蝶阀采用液控蝶阀，将液控蝶阀的操纵部件旋转油缸的电信号输入端与CPU数据处理器相连接，并且，在旋转油缸的旋转轴上连接一角度传感器，再将角度传感器与CPU数据处理器相连接，这样，又形成了一个经蝶阀的闭环，将CPU数据处理器分别与控制面板和液晶显示器相连接。当操作人员根据施工要求在控制面板上输入设定的液位值后，CPU数据处理器不断地将液位传感器检测到的变化的液位值与设定的液位值进行比较，并将对所得液位差值处理后的信号，一路经功率放大器、液压泵传输到液压马达，使吸入砂泵的流量发生改变，同时，将液位差值转换为蝶阀开启角度值，并且将角度传感器检测到的蝶阀实际开启角度值与该值进行比较，将对所得到的角度差值处理后的信号，经另一路传输到蝶阀的旋转油缸电信号输入端，使蝶阀的开启角度发生改变，实现对流入混合罐的液体流量进行精调，从而准确、及时地满足所设定的液位值。为在蝶阀自动控制状态时出现故障后能切换为手动操作，在蝶阀上连接手动控制开关。