CN201273266Y - 压裂泵自动安全保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及压裂泵安全作业自动保护装置，包括压力传感器、压力控制器，其特征在于：在发动机与泵之间通过传动箱输出法兰联接刹车装置，在压裂泵排出管汇上通过三通安装机械式安全阀和压力传感器，压力传感器与压力控制装置电联接，压力控制装置分别与发动机和刹车装置电联接。当压裂泵工作时由控制装置调控使其在设定的压力范围工作，排出压力超过设定值，机械式安全阀自动开启泄压，从而有效防止压力继续上升，压力控制装置失控制时刹车装置启动使压裂泵停止工作和发动机回怠速状态。解决了发动机怠速时压裂泵由于惯性的作用仍继续工作，压裂液会继续注入井底并造成压力的继续升高危及作业安全的问题。
Description
技术领域：
本实用新型涉及压裂设备中的压裂泵自动安全保护装置。
背景技术：
压裂泵车是压裂施工作业中的关键设备，压裂泵是车上的核心部件，作业时需要将70MPa-140MPa的高压条件下将压裂混砂车混合的胶联液通过压裂泵车增压后注入油气井中压开油层，起到增油的效果，压裂作业在油、气田增产稳产中有很重要的作用。压开油层的工作压力因地层的不同而产生较大的变化，尤其是在“破压阶段”，需要比较高的工作压力才能把地层压开，工作压力的急剧上升并超过设定的极限压力值时，会导致压裂泵发生严重的安全事故，因此在压裂泵车上，设有安全停机装置。现有的安全装置是在压裂泵的排出管汇上装有一个压力传感器，用它来检测压裂泵排出压力并形成压力信号，压力信号通过电缆传给控制器，控制器通过比较判断是否需要给出控制信号使发动机回到怠速，当工作压力超过设定压力值时，控制器给出控制信号使压裂车发动机回到怠速状况，停止作业，然后通过重新设定压力极限值或者采取其它措施再重新作业。这种安全控制装置主要存在两个方面的不足：1、发动机在接收到控制器发出的停机信号逐步回怠速的这段时间里，压裂泵由于惯性的作用仍然在继续工作，压裂液会继续注入井底并造成压力的继续升高危及作业安全；2、在设备试验过程中，实验压力会达到设备的最高值，在压裂泵排出管汇直径比较小或有变径的情况下，此时控制器发出的压力变化电信号严重滞后压力的变化速度，工作压力会瞬间上升并超过设备的承压极限，为安全施工埋下隐患。
发明内容：
本实用新型在于提供一套新型的压裂泵安全作业自动保护装置，使压裂泵车在施中作业过程中及时停机、泄压，保证压裂施工作业过程中压裂泵和操作人员的安全。
实现上述目的的压裂泵安全作业自动保护装置，包括压力传感器、压力控制器，其特征在于：在发动机与泵之间通过传动箱输出法兰联接刹车装置，在压裂泵排出管汇上通过三通安装机械式安全阀和压力传感器，压力传感器与压力控制装置电联接，压力控制装置分别与发动机和刹车装置电联接。机械式安全阀带2个标准由壬扣，一端与管汇连接，另一端安装排空管；压力控制装置安装在压裂车控制箱内，包括有A/D转换器、PLC主控器、RS232/485模块、计算机、D/A转换器。刹车装置主要包括刹车盘、摩擦片和刹车气缸，刹车盘与传动箱输出法兰一起旋转，摩擦片通过刹车气缸控制，并由电磁阀控制刹车气缸气源的开启与关断，电磁阀与压力控制装置电联接。
当泵工作时，压力传感器采集的压力信号传输给压力控制装置，压力控制装置接收到的压力信号进行转换、比较，现场压力高于设定压力时压力值时，压力控制装置给出两路控制信号，一路传输至发动机，令其立即回到怠速；另一路传输至刹车电磁阀并启动刹车装置，切断发动机回到怠速过程中因惯性导致的动力源，使压裂泵立即停止工作；如果出现压力控制系统失效的情况，安装在泵上的机械式安全阀在压裂泵出现高压高于排出管汇设定压力值时自动泄压，通过机械和电控的方式解决压裂泵车安全作业的问题。
本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：
1、通过在发动机和压裂泵之间设置刹车装置并由控制装置分别控制发动机及刹车装置，解决了当压裂泵出现高出设定压力值时，向控制装置发出的电信号滞后于压力信号而导致的发动机怠速过程中不能迅速停机的问题，使压裂泵的安全处于有效的控制之中。
2、在泵的排出管汇增加机械式安全阀，作为备用安全装置可以防止在压力控制装置突然失控的情况下，机械式安全阀也能够自动泄压保护压裂泵车安全，彻底消除了目前压裂车安全控制装置存在的安全隐患。
附图说明：
图1为本实用新型结构框图
图2为本实用新型的在压裂泵车上的应用示图
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。参见图2，在发动机1与压裂泵2之间通过传动箱输出法兰联接刹车装置3，在压裂泵2排出管汇上通过三通4安装机械式安全阀5和压力传感器6，压力传感器6与压力控制装置7电联接，压力控制装置7分别与发动机和刹车装置3电联接。由壬式压力传感器6安装在压裂泵排出管汇三通4上，压力控制装置7安装在压裂车控制箱8内，刹车装置3安装在传动箱9输出法兰上，刹车装置3由气缸控制，气缸由电磁阀控制，电磁阀与控制装置7电联接，压力传感器6与压力控制装置7电联接，控制装置7与发动机1的控制箱电联接。
机械式安全阀带2个标准由壬扣，一端与管汇连接，另一端安装排空管；压力控制装置7安装在压裂车控制箱8内，包括有A/D转换器、PLC主控器、RS232/485模块、计算机、D/A转换器。刹车装置3主要包括刹车盘、摩擦片和刹车气缸，摩擦片通过刹车气缸控制，并由电磁阀控制刹车气缸气源的开启与关断。
压裂泵车在工作开始以前，首先根据施工工艺的要求在压力控制装置7和机械式安全阀5上设置最高工作压力值。在工作开始后，工作压力会随着工作排量的变化逐步的升高。压力传感器6实时检测压力信号并将信号传给压力控制装置7，压力控制装置7进行信号转换、比较，当达到设定值时，压力控制装置7给出控制信号使发动机1回到怠速状态，并立即启动刹车装置3，防止压裂泵2由于惯性的作用继续工作；机械式安全阀5直接感应压裂泵2的工作压力，当工作压力超过设定压力时，自动打开进行压力的释放，液体从机械式安全阀泄压口流出，确保压裂泵的工作安全。本实用新型适用于橇装结构的压裂泵装置。
Claims (3)
1、压裂泵自动安全保护装置，包括压力传感器、压力控制器，其特征在于：在发动机与压裂泵之间通过传动箱输出法兰联接刹车装置，在压裂泵排出管汇上通过三通安装机械式安全阀和压力传感器，压力传感器与压力控制装置电联接，压力控制装置分别与发动机和刹车装置电联接。
2、根据权利要求1所述的压裂泵自动安全保护装置，其特征在于：压力控制装置安装在压裂车控制箱内，包括有A/D转换器、PLC主控器、RS232/485模块、计算机、D/A转换器。
3、根据权利要求1或2所述的压裂泵自动安全保护装置，其特征在于：刹车装置主要包括刹车盘、摩擦片和刹车汽缸，摩擦片通过刹车汽缸控制，电磁阀与压力控制装置电联接，并由电磁阀控制刹车汽缸气源的开启与关断。
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