[实用新型]一种压裂车控制系统及控制箱

说明书

一种压裂车控制系统及控制箱，属于水力压裂设备领域。控制系统包括：数据传输模块、数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块、数据控制模块与辅助模块；数据采集模块包括发动机ECM及传感器、传动箱ECM及传感器、液力端压力传感器；数据处理模块包括PLC CPU、模拟量输入模块、继电器输出模块、模拟量输出模块、J1939模块；数据传输模块包括以太网通信模块、压裂车无线电收发器、交换机；数据显示模块包括墨菲表、人机交互界面、信号灯；数据控制模块包括紧急停车按钮、强制润滑按钮、发动机启动按钮、有数据采集控制软件的电脑；辅助模块包括控制箱电源开关、发动机电源开关、稳压电源、工业风机。控制箱包括机箱与控制系统。

技术领域

本实用新型属于水力压裂设备领域，涉及一种压裂车控制系统及控制箱。

背景技术

页岩气开发主要采用大规模水力压裂技术，在地层形成复杂裂缝网络，提高地层导流能力，增加页岩气产量。压裂车是水力压裂施工中最重要的施工设备，可以将压裂液加压后泵入地层，进而压开地层形成裂缝。目前，页岩气压裂施工规模较大，要求现场压裂车配备达到45000水马力，即至少18辆2500型压裂车或20辆2300型压裂车，这就要求现场具有稳定可靠的控制系统，保证技术人员可以控制压裂车按照设计进行水力压裂施工。

目前压裂车控制系统及控制箱种类繁多，各有优缺点。存在的主要问题有控制系统传输数据少、传输距离近，无法满足施工指挥人员实时监测设备运行情况，易造成压裂车损坏，给压裂施工带来风险。此外，信号传输模式单一，控制系统稳定性较差，影响施工质量。

发明内容

本实用新型的目的是提高一种压裂车控制系统及控制箱，可以采集并显示多种压裂车运转参数，可以实时传输到压裂车数据采集控制软件上，便于技术人员监测分析与控制压裂车。此外，压裂车控制系统具有有线和无线两种传输模式，可以快速切换，有助于数据快速、稳定传输，提高设备运转稳定性，保证施工质量。本实用新型的目的通过以下技术方案实现。

一种压裂车控制系统，主要由以下部分构成：数据传输模块、数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块、数据控制模块与辅助模块。其中，数据采集模块主要有发动机ECM及其传感器、传动箱ECM及其传感器、液力端压力传感器等；数据处理模块主要有PLC CPU、模拟量输入模块、继电器输出模块、模拟量输出模块、机箱、J1939模块等；数据传输模块主要有以太网通信模块、压裂车无线电收发器、交换机等；数据显示模块主要有墨菲表、人机交互界面、信号灯等；数据控制模块主要有紧急停车按钮、强制润滑按钮、发动机启动按钮、安装有压裂车数据采集控制软件的电脑等；辅助模块主要有控制箱电源开关、发动机电源开关、稳压电源、工业风机等。

数据传输模块可以通过有线与无线传输两种模式将PLC CPU与安装有压裂车数据采集控制软件的电脑连接起来，采用以太网传输协议。有线方式为：PLC CPU-以太网通信模块-仪表车网线接口-仪表车交换机-电脑；无线方式为：PLC CPU-以太网通信模块-压裂车无线电收发器-仪表车无线电收发器-仪表车交换机-电脑。两种模式可以快速切换，提高了控制系统的稳定性。

数据采集模块主要用于采集发动机、传动箱、液力端的运转信息，并传输到数据处理模块与数据显示模块。运转信息包括转速、油温、油压、水温、气压、施工压力、发动机负载等。运转信息信号主要通过发动机/传动箱ECM接口、液力端压力传感器接口传输到数据处理模块与数据显示模块。

数据处理模块主要接收从数据采集模块传来的信息，进行相应处理，发送到安装有压裂车数据采集控制软件的电脑。信号传输流程为：发动机/传动箱ECM-J1939模块-PLCCPU-有线或无线传输-压裂车数据采集控制软件。此外，还接收来自压裂车数据采集控制软件的指令，包括发动机油门、传动箱档位、润滑等，分析处理后发送到发动机和传动箱。信号传输流程为：压裂车数据采集控制软件-有线或无线传输-PLC CPU-继电器输出模块/模拟量输出模块-发动机/传动箱ECM、润滑系统、信号灯。