海普油田油井專用試壓車控制系統(tǒng)

隨著工業(yè)自動(dòng)化快速發(fā)展與應(yīng)用的提高，以往的人工操作試壓泵已不能滿足工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)試要求。在追求生產(chǎn)效率的同時(shí)，對(duì)壓力測(cè)試的自動(dòng)化程度、測(cè)試參數(shù)精確性、安全性等指標(biāo)提出了更高的要求，我公司生產(chǎn)的智能化壓力測(cè)試系統(tǒng)正是適應(yīng)這種發(fā)展要求的產(chǎn)物，系統(tǒng)具有高精度、高可靠性，全自動(dòng)等特點(diǎn)，具有壓力參數(shù)設(shè)置、壓力測(cè)試過程實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)記錄、打印、儲(chǔ)存、查詢等功能，它很好地實(shí)現(xiàn)了新的壓力測(cè)試工藝與工業(yè)智能控制的完美結(jié)合，廣泛運(yùn)用于石油裝備制造、航天、軍工、船舶、核電、石油化工、冶金等領(lǐng)域。

針對(duì)用戶提出的具體要求：測(cè)試件-防噴器及壓裂管匯最大容積大約860L、最小容積10L，測(cè)試壓力小于或等于100Mpa，壓力上升時(shí)間控制在30分鐘以內(nèi)的話。高壓泵流量大約為30L/min，高壓泵的功率需要47Kw，由于需要配置防爆電機(jī)等，一是高壓泵的購進(jìn)成本比較高，二是野外接電比較麻煩；三是在測(cè)試小容器時(shí)，由于高壓泵的流量過大，壓力上升速度過快，很容易發(fā)生壓力過沖現(xiàn)象，埋下了很多安全隱患。一般建議用戶采用低壓注水，高壓小流量泵增壓這種方式，其優(yōu)點(diǎn)：一是壓力上升速度可控；二是成套設(shè)備購進(jìn)成本比較低。

以下是我公司生產(chǎn)的防噴器及壓裂管匯測(cè)試系統(tǒng)基本原理及操作工藝。

（1）注水系統(tǒng)：當(dāng)測(cè)試最大容積的時(shí)候，低壓注水時(shí)間控制在20分鐘以內(nèi)，低壓注水泵的流量選配為50L/min，假如注水壓力為2Mpa話，電機(jī)功率為3Kw。低壓注水泵可以采用柱塞泵，也可以采用多級(jí)離心泵。為了降低成套設(shè)備的采購成本，一般建議選配多級(jí)離心泵，南方泵業(yè)CDLF3-33全不銹鋼多級(jí)離心泵，理論流量55L/h、揚(yáng)程150米、電機(jī)功率3Kw。工作原理：當(dāng)注水泵啟動(dòng)時(shí)，介質(zhì)通過注水單向閥向防噴器或壓裂管匯內(nèi)供水，當(dāng)注水壓力達(dá)到設(shè)定值，注水泵停機(jī)，單向閥自動(dòng)將注水管路和防噴器或壓裂管匯斷開。二是在加壓過程中單向閥兩端產(chǎn)生的壓差越大，保壓性能越好。

（2）增壓系統(tǒng)：由于測(cè)試的防噴器或壓裂管匯的最大容積大約860L，當(dāng)做靜態(tài)壓力測(cè)試時(shí)，容器內(nèi)的水有一個(gè)壓縮比，當(dāng)壓力加壓到100Mpa時(shí)，水的壓縮比理論上為0.04，需要再往容器內(nèi)注水35L，假如升壓時(shí)間控制在5-8min的話，高壓泵每分鐘需要提供的流量大約為5-6L，這樣高壓泵的選型應(yīng)該為三柱塞高壓泵，型號(hào)：3DSY300/110，技術(shù)參數(shù)：最高工作壓力110Mpa、流量5L/min、電機(jī)功率11Kw，皮帶傳動(dòng)。增壓系統(tǒng)和防噴器或壓裂管匯之間需要安裝一套氣動(dòng)截止閥和單向閥，工作原理：當(dāng)增壓泵啟動(dòng)時(shí)，氣動(dòng)截止閥通電關(guān)閉，介質(zhì)通過單向閥向防噴器或壓裂管匯內(nèi)增壓，當(dāng)增壓壓力達(dá)到設(shè)定值，增壓泵停機(jī)，單向閥自動(dòng)將增壓管路和防噴器或壓裂管匯斷開，氣動(dòng)截止閥斷電打開，一是在保壓過程中，增壓泵不會(huì)長時(shí)間處于高壓狀態(tài)，延長高壓泵的使用壽命，二是再次加壓時(shí)，增壓泵不帶負(fù)荷啟動(dòng)，同樣也會(huì)延長高壓泵的使用壽命；三是單向閥兩端產(chǎn)生的壓差越大，保壓性能越好。

二、方案示意圖、工藝流程、主要技術(shù)參數(shù)、配置：

（1）整體采用撬裝箱式底座、遠(yuǎn)程操作，具體示意圖如下：

（2）工藝流程：

根據(jù)操作規(guī)程做好壓力測(cè)試前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

=>選擇手動(dòng)或自動(dòng)控制旋鈕，在筆記本電腦上設(shè)置好各項(xiàng)目標(biāo)參數(shù)。

=>根據(jù)測(cè)試防噴器或壓裂管匯的容積大小選擇是否啟動(dòng)低壓注水泵，當(dāng)需要低壓注水時(shí)，啟動(dòng)低壓注水泵，注水泵運(yùn)行指示燈亮，當(dāng)注水壓力達(dá)到設(shè)定后，自動(dòng)停機(jī)并排氣。

=>當(dāng)選擇自動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)高壓泵，高壓泵運(yùn)行指示燈亮，泵端卸荷閥及容器卸荷閥關(guān)閉，當(dāng)防噴器或壓裂管匯內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定的檢測(cè)壓力時(shí)，高壓泵停機(jī)，泵端閥打開，卸除高壓泵泵頭上的壓力，防噴器或壓裂管匯處于強(qiáng)制保壓狀態(tài)。

=>保壓時(shí)間達(dá)到設(shè)定要求后，卸除測(cè)試防噴器或壓裂管匯內(nèi)的壓力。

=>測(cè)試工作結(jié)束。

=>打印出曲線檢測(cè)報(bào)告。

（3）主要技術(shù)參數(shù)：

a、驅(qū)動(dòng)總功率15Kw、380V；  

b、本測(cè)試機(jī)最大工作壓力：110Mpa；

c、試驗(yàn)介質(zhì)：一般為常溫清水，也可使用乳化液、防銹水等；

d、壓力測(cè)試精度：±0.5% F.S；

e、高壓泵技術(shù)參數(shù)：最高輸出壓力110Mpa、輸出流量300L/h、功率11Kw，皮帶輪減速，防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

f、低壓注水泵技術(shù)參數(shù)：最高輸出壓力2Mpa、最大輸出流量3.3立方/小時(shí)、功率3Kw，防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

（4）壓力測(cè)試系統(tǒng)的主要組成部件及特點(diǎn)：   

    本壓力測(cè)試系統(tǒng)主要由電氣控制系統(tǒng)、國產(chǎn)高壓泵、進(jìn)口單向閥、德國MAH氣動(dòng)截止閥、德國MAH氣動(dòng)卸荷閥、進(jìn)口手動(dòng)卸荷閥、高壓過濾器、壓力表、高壓軟硬管、壓力傳感器、低壓注水泵、進(jìn)口低壓注水單向閥、進(jìn)水過濾裝置、不銹鋼水箱、集裝箱體等組成。

a、電氣控制系統(tǒng)是由三菱PLC邏輯控制器、通訊模塊、14寸筆記本電腦、電氣控制元件等組成，主要功能是根據(jù)測(cè)試要求能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)升壓、保壓、卸壓，并能實(shí)時(shí)顯示測(cè)試壓力、保壓時(shí)間以及儲(chǔ)存，該系統(tǒng)還具有手動(dòng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換、急停、超壓報(bào)警、自動(dòng)卸荷等功能。

b、超高壓泵：型號(hào)3DSY300/110，技術(shù)參數(shù)：最高輸出壓力110Mpa、最大輸出流量300L/h、功率11Kw。高壓泵采用皮帶輪減速，防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

c、進(jìn)口高壓?jiǎn)蜗蜷y：能夠自動(dòng)斷開輸出端與測(cè)試容器之間的壓力。

d、進(jìn)口氣動(dòng)卸荷閥：在分段壓力測(cè)試過程中通過預(yù)先設(shè)置，控制系統(tǒng)可在每段保壓結(jié)束后對(duì)容器卸荷與否進(jìn)行設(shè)置(卸荷或不卸荷可控），可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，保障了測(cè)試過程中安全性。系統(tǒng)在升壓內(nèi)的任何時(shí)間氣動(dòng)卸荷閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，系統(tǒng)在每次試壓完畢后，均強(qiáng)制卸除容器壓力至卸荷目標(biāo)值，也可以在低壓注水時(shí)作為排氣閥使用。

e、泵端氣動(dòng)截止閥：當(dāng)系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)時(shí)，泵端氣動(dòng)截止閥自動(dòng)卸除高壓泵泵頭上的壓力，避免高壓泵頭長期處于高壓狀態(tài)，提高超高壓泵的使用壽命。

f、手動(dòng)卸荷閥：是截?cái)嗔黧w流向的，作為備用，當(dāng)氣動(dòng)卸荷閥失去作用時(shí)，可以手動(dòng)緊急卸除系統(tǒng)內(nèi)的壓力。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄將關(guān)閉針閥，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄將打開針閥。

g、高壓表：壓力表是顯示系統(tǒng)的壓力的，使用中不可超過表的量程的2/3。

h、高壓過濾器：防止卸壓時(shí)防噴器或管匯內(nèi)的雜質(zhì)進(jìn)入到卸荷閥內(nèi)，提高卸荷閥的試用壽命。

i、進(jìn)水過濾器：進(jìn)水過濾器主要是防止雜質(zhì)進(jìn)入高壓泵及執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)，提高成套設(shè)備的使用壽命

j、低壓注水泵：型號(hào)CDLF3-33，技術(shù)參數(shù)：最高輸出壓力2Mpa、最大輸出流量3.3m立方/小時(shí)、功率3Kw，防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

（5）壓力測(cè)試裝置具備的功能：

（1）具有人工加壓或自動(dòng)加壓功能。

（2）壓力測(cè)試范圍內(nèi)可設(shè)置分段試驗(yàn)程序（最多5段），加壓時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)升壓、停機(jī)、保壓。

（3）系統(tǒng)具有自動(dòng)卸荷功能，容器自動(dòng)卸荷、急停和超壓自動(dòng)卸荷功能。

（4）試壓過程中預(yù)設(shè)的保壓時(shí)間可自由設(shè)定（單位秒）。 

（5）具備實(shí)時(shí)壓力顯示、曲線顯示、時(shí)間顯示、工作狀態(tài)顯示等。

（6）壓力測(cè)試裝置具有記憶功能，可以儲(chǔ)存測(cè)試參數(shù)及結(jié)果。

（7）系統(tǒng)具有壓力設(shè)定、標(biāo)定、軟件零位修正功能。

（8）具有系統(tǒng)超壓、故障狀態(tài)反饋等狀態(tài)的報(bào)警功能。

（9）具有對(duì)被測(cè)容器在保壓階段保壓狀態(tài)作出自動(dòng)判別功能。

備注：低壓注水泵只能手動(dòng)控制，注水壓力可以設(shè)定，當(dāng)注水壓力達(dá)到設(shè)定值后，低壓注水泵自動(dòng)停機(jī)。

（6）壓力測(cè)試裝置的電氣控制系統(tǒng)主要配置：

（1）電氣控制柜（主要電氣元件采用正泰）                 1套

（2）三菱邏輯可編程控制器                               1套

（3）Thinkpad 14寸筆記本電腦                            1套

（4）工業(yè)級(jí)A/D板（12位高速）                    1套

（5）通訊模塊及電纜                              1套

（6）佳能A4黑白激光打印機(jī)                              1臺(tái)

（7）控制線纜、信號(hào)線                                   8套

（8）保溫集裝箱體（撬裝式、長x寬x高:4000x1900x2000mm）    1套

（7）高壓泵主要參數(shù)及相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配置：

（1）高壓泵技術(shù)參數(shù)：

（2）自控系統(tǒng)附件：

德國MAH氣動(dòng)閥                            操作控制臺(tái)

（3）進(jìn)水過濾裝置：

配南方全不銹鋼高壓多級(jí)泵1臺(tái)（與低壓注水同用），進(jìn)口注水單向閥、注水管線等，多級(jí)離心泵型號(hào)：CDLF3-33，技術(shù)參數(shù)：最大流量3.3立方/小時(shí)，最大輸出壓力2Mpa，配不銹鋼袋式過濾器1件（含2個(gè)濾袋）。

進(jìn)水過濾裝置

備注：以上為主要配置，但在細(xì)節(jié)問題上可能會(huì)出現(xiàn)與本協(xié)議不一致，有可能產(chǎn)生偏離，但不影響成套設(shè)備的使用。

移動(dòng)式車載壓力測(cè)試系統(tǒng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)（長慶油田）

三、服務(wù)內(nèi)容及其它：

（一）軟件資料：

（1）提供壓力測(cè)試裝置操作使用說明書；

（2）提供高壓泵、注水泵及其相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)資料；

（3）提供電氣控制臺(tái)電氣原理圖、電氣元件明細(xì)表。

（二）成套設(shè)備售后服務(wù)工作：

（1）供方提供的技術(shù)是可靠和先進(jìn)的，設(shè)備和材料是全新的，并符合合同規(guī)定的要求。

（2）設(shè)備到貨后，整套設(shè)備的質(zhì)量檢驗(yàn)和系統(tǒng)調(diào)試在用戶代表現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督下進(jìn)行，并取得用戶方認(rèn)可。

（3） 設(shè)備到貨后，供方與用戶代表共同在使用現(xiàn)場(chǎng)開箱驗(yàn)收。

（4）售后服務(wù)承諾：壓力測(cè)試裝置“三包”期自設(shè)備通過驗(yàn)收之日起12個(gè)月，但成套設(shè)備的易損件除外。

（5）在“三包”期內(nèi)發(fā)生質(zhì)量問題，供方免費(fèi)進(jìn)行修理、維護(hù)，包括更換設(shè)備部件，所發(fā)生的技術(shù)服務(wù)費(fèi)用由供方承擔(dān)。正常的易損件的更換以及由需方自身錯(cuò)誤操作所造成的損壞不包括在內(nèi)。

（6）由于用戶方原因造成的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)不能達(dá)到合同規(guī)定的要求，不在質(zhì)量保證范圍之內(nèi)。但供方有義務(wù)幫助用戶方解決故障，恢復(fù)生產(chǎn)，所發(fā)生費(fèi)用由用戶方負(fù)責(zé)。

（7）整套設(shè)備的調(diào)試工作由供方的技術(shù)人員負(fù)責(zé)，用戶方人員參加調(diào)試并提供必要的幫助。調(diào)試過程中要對(duì)控制系統(tǒng)中的所有功能進(jìn)行測(cè)試和檢驗(yàn)并應(yīng)達(dá)到合同規(guī)定的技術(shù)要求。

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