[发明专利]一体式变频压裂泵送设备控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一体式变频压裂泵送设备控制系统及控制方法，包括高压电输入单元、一体化集装箱以及变频一体机；一体化集装箱与包括高压断路器相连的供配电单元，供配电单元分别与主触屏显示器、主控制器、辅助控制器、辅助触屏显示器、变频一体机相连为其提供电能，主控制器与远控台、摄像系统分别相连；主控制器还与压裂泵的液力端动力端、照明系统分别相连；主控制器还与压裂车相连；变频一体机，包括与主控制器分别连接的检测系统、温控系统，还包括与辅助器控制器相连的变频器，变频器连接有变频电机，变频电机与压裂泵相连。本发明将整个控制系统划分为两个独立模块，结构上采用一体化积木式设计，安装空间紧凑，维护便捷性、组装灵活性。

技术领域

本发明属于自动化控制技术领域，涉及一体式变频压裂泵送设备控制系统，还涉及一体式变频压裂泵送设备控制系统的控制方法。

背景技术

压裂泵送设备是页岩气开发的必备装备，传统压裂设备普遍采用柴油机经传动箱驱动压裂泵，通过改变柴油机的转速和传动箱的档位来调节压裂泵的转速，最终控制注入井下压裂液的排量。近年来随着页岩气开采规模的不断扩大，用电机代替柴油机和传动箱直接驱动压裂泵的方案成为发展趋势，而目前电驱压裂装备通常需要单独运输和布局配电房和VFD房，占地面积较大，输入柜、输出柜、整流滤波柜、电机、变频器等都独立存在，传统电驱的电机与变频器分开，各自处理各自的状态，不能融为一体，对施工场地要求较高，电缆敷设较为复杂，电磁谐波干扰较大，不便于进行高防护性处理，设备检修也较为复杂。

发明内容

本发明目的是提供一体式变频压裂泵送设备控制系统，实现了变频压裂泵送设备的控制系统一体化的目的。

本发明的另一目的是提供一体式变频压裂泵送设备控制系统的控制方法。

本发明一体式变频压裂泵送设备控制系统，包括高压电输入单元、一体化集装箱以及变频一体机；高压电输入单元，包括依次相连的高压开关、高压接触器、高压断路器；一体化集装箱，包括与高压断路器相连的供配电单元，供配电单元分别连接有主触屏显示器、主控制器、辅助控制器、辅助触屏显示器、变频一体机，供配电单元为所有用电器件提供电能，主控制器还与远控台、摄像系统分别相连；主控制器还与压裂泵的液力端、动力端、照明系统分别相连；主控制器还与压裂车相连，压裂车为多个；变频一体机，包括与主控制器分别连接的检测系统、温控系统，还包括与辅助器控制器相连的变频器，变频器连接有变频电机，变频单机与压裂泵相连。

本发明的特点还在于，

供配电单元包括与高压断路器相连的输入柜，输入柜包括永磁真空断路器、隔离开关，输入柜的隔离开关连接变压器，变压器连接整流滤波单元，整流滤波单元包括整流电桥和滤波器，输出柜包括依次连接的熔断器和隔离开关，滤波器与熔断器相连接，供配电单元将高压交流电转换为低压平稳直流电源后供主触屏显示器、主控制器、辅助控制器、辅助触屏显示器、变频一体机使用。

传感器c包括具体设置在动力端的吸入口的压力传感器、润滑油压传感器、油温传感器，以及设置在动力端排出口的压力传感器、润滑油压传感器、油温传感器，传感器c还包括液力端的润滑油压传感器、油位传感器。

主触屏显示器连接主控制器，辅助触屏显示器连接辅助控制器，摄像系统包括摄像头，远程控制台包括显示器，检测系统包括温度传感器a，温控系统包括温度传感器b。

主控制器通过CAN总线与远控台及压裂车相连。

辅助控制器与变频器之间通过数据线信号连接，辅助控制器与变频器之间通过Profibus-DP协议通讯。

主控制器与辅助控制器之间通过EtherCAT协议进行以太网通信。

主控制器的CPU核心控制元件的型号为ARM Cortex A8；辅助控制器采用ARM9芯片嵌入式主板。

本发明一体式变频压裂泵送设备控制系统的控制方法，具体按照如下步骤实施：