2500型压裂泵车自动控制系统功能设计

张杰

(中石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司，四川 成都 610051)



2500型压裂泵车自动控制系统功能设计

张杰

(中石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司，四川 成都 610051)

2500型压裂泵车自动控制系统功能设计有单泵单独控制、机组泵车编组控制、机组泵车自动定排量定压力控制、机组总急停控制、机组总快捷停控制等。为此，设置有关功能按键来实现各项控制，设置软件界面(包括信息屏面、主运行屏面、单泵主运行屏面、单泵校准屏面1、单泵校准屏面2)来直观地显示各项控制的运行状态。

压裂泵；压裂车；自动控制系统；单泵控制；定排量控制；定压力控制；按键功能；软件界面

1　控制功能设置

最新设计的2500型压裂泵车自动控制系统(图1)与以前的自动控制系统[1]有所不同，单泵单独控制、机组泵车编组控制、机组泵车自动定排量定压力控制、机组总急停控制、机组总快捷停控制等功能设置设计要求更高。

1)单泵单独控制包括发动机启动、发动机停止、发动机急停、快捷停(一键怠速、空档、车)、档位设定、油门升降、超压复位、试压测试。

2)机组编组控制将某些泵车设置为一组，选定该组后同时控制其档位和油门。编组后的控制包括档位控制、油门控制、快捷停控制。

3)定排量定压力控制将某些泵车设置为自动模式，然后设定一个排量值，设定一个压力值。根据设定的压力值，划分为3个区间：①当压力低于设定压力的小区间时，设置为自动模式的泵车将根据设定的排量值自动调节档位和油门，让机组内所有大泵实际瞬时排量之和达到设定的排量，作业过程中参与工作的泵车出现故障后，设置为自动的泵车能自动提高排量，维持机组内所有泵车的瞬时排量之和为设定排量。②当压力介于设定压力的小区间和大区间之间时，当设定排量值大于所有大泵实际累计排量时，设置为自动模式的泵车将会维持当前的档位和油门控制，而不会提高设置为自动模式的泵车档位；但当将设定排量改变使之比大泵累计排量小时，将会自动调节档位和油门使之维持在设定排量值。③当压力大于设定压力大区间时，按照从10#到1#泵车的顺序，泵车将会自动降低档位，先是10#泵车档位逐次下降，在10#泵车档位降至空档后，9#泵车档位将会逐次下降；如果实际大泵压力始终高于设定压力值高区间，将会逐次降低每台设置为自动模式泵车的档位，直至所有设置为自动模式的泵车其档位均降为空档。

4)机组总急停控制按“急停”键并确认后，将对网络上所有泵车进行发动机急停控制。

5)机组总快捷停控制按“快捷停”键并确认后，将对网络上所有泵车进行快捷停控制(空档，怠速，刹车同时完成)。再次按键并确认后，将取消快捷停保持状态。只有快捷停状态取消后，才可能对泵车进行档位和油门控制。

2　按键功能设置

1)急停分单台泵车的发动机急停操作和整个网络上所有泵车发动机急停操作。在运行屏面上按急停键，随后按确认键后，即对整个网络上所有泵车发动机进行急停操作；若在运行屏面上不小心按了急停键，再次按急停键即可取消操作。在选中单台泵车进行操作后，单独按该键，即可对选中的泵车发动机进行单台急停操作。

2)熄火只有在选中泵车进行操作后，按该键才能生效，即对选中的泵车发动机进行单台熄火操作。

3)大泵效率在运行屏面上，按该键即可输入大泵效率。输入大泵效率后，显示的实际排量=传感器测得的实际排量×大泵效率。相应的各个档位最大排量=理论最大排量×大泵效率。

4)校零/信息可实现屏面切换到信息屏面的操作或大泵压力传感器校零的操作。在运行屏面按该键即进入信息屏面。在进入到单台泵车的校准屏面1后，按该键即对选中的泵车的大泵压力传感器进行校零操作。

5)校满/运行可实现屏面切换操作或大泵压力传感器校满操作。在信息屏面上按该键即进入到中文运行屏面，在中文运行屏面上按该键即进入英文运行屏面；在英文运行屏面上按该键进入中文运行屏面。在进入到单台泵车校准屏面1后，按该键即对选中泵车的大泵压力传感器进行校满操作。

6)试压/仪表可实现屏面切换或试压操作。在选中单台泵车后，按该键，即对选中的单台泵车进行试压操作；在运行界面按该键，即对仪表车内手动控制油门进行设置。

7)模式选择在运行屏面上按该键，输入的模式功能对整个网络上所有泵车生效；但在自动作业已经运行开始后，输入的手动模式只对设置为手动模式的泵车生效；在选中单台泵车后，按该键输入的模式功能只对单台泵车生效。

8)复位选中某台泵车后，按该键，即对该台泵车进行超压复位操作。

9)开始/启动自动作业(定排量定压力)开始按键或单台车发动机启动。在运行屏面上按该键，对应的功能为自动作业开始；在选中某台泵车后按该键，对应的功能为选中泵车的发动机启动功能。

10)设/选压力设定整个机组超压保护值功能。在运行屏面上按该键，对应功能为设定整个机组的超压保护值。

11)快捷停指发动机回怠速，传动箱空档，刹车状态。分整个机组的快捷停功能或单泵车的快捷停功能或组的快捷停功能。在运行屏面上按该键，选择确认后，即对整个机组所有泵车进行快捷停操作；若在运行屏面上不小心按到该键，再次按快捷停，可取消该操作。选择单泵车操作后，按该键，即执行单台泵车快捷停操作。选择某组操作后，按该键，即执行整个组内泵车快捷停操作。另外，快捷停操作为保持的按键，在按键泵车执行快捷停功能后，可看到相应泵车显示档位值变为“B”，并闪烁，在该状态下，泵车不能执行换档或油门升降操作。再次按键，可取消快捷停状态。另外单泵车的快捷停，组快捷停和整个机组的快捷停相互切换，如按键总快捷停后，网络上所有泵车快捷停；若该时再按总机组快捷停并确认后，所有泵车取消快捷停状态。但也可选择其中某台泵车，将其单独取消快捷停，也可选择某组，将该组内泵车取消快捷停状态。

12)档位设定分组的档位设定或单泵车档位设定。选中单台泵车后，按该键即可对单台泵车进行档位控制；选中某组进行操作后，按该键即可对该组内泵车进行档位设定。在泵车设为自动定排量定压力后，不能执行该操作。

13)油门升分组油门升或单泵油门升功能。选中单台泵车，按该键即对单台泵车进行油门升控制；选中某组按该键，即可对该组内泵车进行油门升控制。在泵车设为自动定排量定压力后，不能执行该操作。

14)油门降分组油门降或单泵油门降功能。选中单台泵车，按该键即对单台泵车进行油门降控制；选中某组按该键，即可对该组内泵车进行油门降控制。在泵车设为自动定排量定压力后，不能执行该操作。

15)确认指退出屏面的操作或某些按键功能确认操作。

16)1#操作在运行屏面，按该键即表示选中第1台泵车进行操作，再次按该键到选中泵车的校准屏面1，再次按键即到选中泵车的校准屏面2。

17)2#～10#操作与1#操作类似。

18)1#运行在运行屏面上按该键即切换到1#泵车的单泵运行屏面。在1#泵车的单泵运行屏面上按该键再次切换到运行屏面。

19)2#～10#运行与1#运行类似。

3　界面功能设置

3.1信息屏面

信息屏面是系统的初始页面，计算机通电后即进入该屏面。信息屏面显示软件名称、软件零件号与版本号及整个机组的网络连接情况，在该屏面上按“校满/运行”键进入中文主屏面；在信息屏面上按“急停”键出现“确定要退出应用程序”的提示屏面，重按“急停”键取消后退出返回到信息屏面；按“确认”键退出应用程序进入到人机界面的系统屏面。网络建立也在该屏面，具体操作为：选择当前通讯线已连接好，且通电的车，将光标移到该车牌号或对应提示按钮处并输入数据1，按“确认”键即可。

3.2主运行屏面

该屏面显示各重要作业参数值、设定值以及各种警告或信息提示，并显示井口数据的曲线。在信息屏面按“校满/运行”键进入中文主运行屏面；在中文主运行屏面按“校满/运行”键进入英文主运行屏面；在英文主运行屏面按“校满/运行”键进入中文主运行屏面。在中文屏面上的操作均为中文公制，在英文屏面上的操作均为英文英制。

3.3单泵主运行屏面

共包括10个泵车的单泵运行屏面。该屏面显示当前泵的详细参数值和警告提示，并显示当前大泵排量和大泵压力的曲线。在主运行屏面上，按键#泵运行即可进入该单泵运行屏面；在单泵运行屏面上，再次按键#泵运行屏面即可再次回到主运行屏面，或按键“确认”也可回到主运行屏面。从英文主运行屏面按对应键到英文的单泵主运行屏面，在中文主运行屏面上按对应的键到中文的单泵主运行屏面。

3.4单泵校准屏面1

包括共10个泵车的单泵校准屏面1。该屏面包括试压时间设置、大泵压力校准、大泵排量校准、发动机和大泵的系统参数设置以及油门控制的设置。从英文主运行屏面按对应键到英文的单泵校准屏面1；在中文主运行屏面上按对应的键到中文的单泵校准屏面1。

3.5单泵校准屏面2

包括共10个泵车的单泵校准屏面2。该屏面包括传动箱油温校准、传动箱油压校准、大泵油温校准、大泵油压校准、传动箱高油温报警值设定与低油压报警值设定、大泵高油温报警值设定与低油压报警值设定、发动机高油温报警值设定与低油压报警值设定、泵车牌号和大泵柱塞尺寸设定。从英文主运行屏面按对应键到英文的单泵校准屏面2，在中文主运行屏面上按对应的键到中文的单泵校准屏面2。

[1]池源，范毅，张世安.新型压裂车电气自动控制系统设计技术[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2012，34(5X)：343～344.

[编辑]帅群

2016-07-02

张杰(1972-)，男，工程师，现从事井下作业装备管理工作,13880176777@126.com。

TE934.2

A

1673-1409(2016)29-0070-03

[引著格式]张杰.2500型压裂泵车自动控制系统功能设计[J].长江大学学报(自科版), 2016,13(29):70～72.