CN111022288A - 一种新式油泵装置及其控制***和控制方法 - Google Patents

一种新式油泵装置及其控制***和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新式油泵装置及其控制***和控制方法，整个装置采用金属软管与控制管路部分连接，再将控制管路挂装于顶部，控制管路、金属软管和泵机处于全通状态的连接方式。通过PLC控制柜对控制管路和油泵电机进行控制，使整个***的运行参数、状态和保护都能更加准确。本发明的油泵装置减少了一半的阀门元器件及安装法兰，使电机不承受控制管路的部分重力，管路处于常通状态避免了阀门故障造成管路完全堵塞而不能使用的情况，采用电气元件和PLC控制柜形成控制***对整个装置进行监控和控制，控制方式更加多样化，设备异常时更加方便查找故障原因。

Description

一种新式油泵装置及其控制***和控制方法
技术领域
本发明涉及采油设备技术领域，特别涉及一种新式油泵装置及其控制***和控制方法。
背景技术
旧式可移动油泵装置多采用控制管路通过管道直连到底部的油泵，然后将控制管路与壳体顶部固定，在运行过程中，控制管路内高压油液的流动会使管路发生振动，振动通过与油泵直连的管道使油泵振动，同时油泵还要承受控制管路的一部分重力，从而使得油泵负荷加大，极易发生故障；另一方面，旧式油泵装置的控制管路连接有许多的控制阀门，其中一个发生故障就会导致整个管路堵塞，从而使得整个装置不能使用，同时控制阀门和安装法兰数量多还导致整个装置重量大，不利于装置的转移。
发明内容
针对旧式可移动油泵装置存在的连接复杂，重量大，极易发生故障的缺陷，本发明提供一种新式油泵装置及其控制***和控制方法，装置简化安装方式，降低设备重量，通过PLC和人机交互上位机对油路运行进行***的控制，提高控制管路的维护便捷性，保护装置以提高其使用寿命。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种新式油泵装置，包括设置于壳体内的控制管路、电机、油和PLC控制柜；
所述的控制管路挂装于壳体内顶部，控制管路通过管体上套有的固定环与壳体顶部的悬梁通过螺栓连接；所述的控制管路包括直管和弯管；所述的直管设置于弯管两端内侧形成“口”字形闭合管路，弯管两端的第一管口和第二管口从闭合管路两侧伸出。
所述的控制管路内设有温度传感器、压力传感器和流量传感器。
所述的弯管的管体上设有第二电动阀，第二电动阀依次通过三通阀和金属软管连接到油泵；三通阀上还连接有压力变送器。
所述的弯管靠近第一管口的管体上设有第一比例阀，弯管靠近第二管口的管体上设有第二比例阀。
所述的直管的管体上设有第一电动阀，第一电动阀依次通过过滤阀和金属软管连接到油泵。
所述的油泵通过电机进行控制运行；电机与变频器连接。
所述的流量传感器、压力传感器、温度传感器、压力变送器分别连接PLC控制柜的信号输入模块；所述的第一电动阀、第二电动阀、第一比例阀、第二比例阀和变频器分别与PLC控制柜的信号输出模块连接。
所述的壳体底部还设有滑轮。
本发明的油泵装置减少了阀门元器件和安装法兰，通过直管和“工”字型弯管连接形成“口”字形控制管路，在直管和“工”字形弯管上安装两个电动阀，电动阀可以控制油路内油液的输送方向，其中一个电动阀连接油液过滤阀后通过金属软管和油泵连接，另一个电动阀连接三通阀后通过金属软管与油泵连接，三通阀一端还连接有压力变送器用于监测管路内的油液压力；通过上述连接方式形成油液控制管路，使得整个控制管路的重量大大减少，然后整个控制管路挂装在壳体顶部；控制管路与油泵的连接采用金属软管，使得电机不再承受部分管路重力，从而保护电机不易损坏；油泵与控制管路的连接管路删除了阀门，使得油泵处于常通状态，从而避免了装置因阀门故障造成管路完全堵塞而不能使用的情况。
作为本发明新式油泵装置的进一步改进，所述的壳体上设有人机交互上位机，人机交互上位机连接PLC控制柜并对其进行控制。
人机交互上位机为微型PC，用于控制PLC，使得控制面板更加简洁，控制方式更加多样化，同时可以显示出油路的压力数据情况。
作为本发明新式油泵的进一步改进，所述的壳体内还设有无线通讯模块，无线通讯模块与人机交互上位机连接，将人机交互上位机采集的油路数据发送至移动客户端，所述的移动客户端包括平板电脑和智能手机。
无线通讯可以实现远程监控，用户可以在移动客户端上的app中查看油路控制***的运行情况，及时发现***异常以便做出防护准备，提高了整个***运行的安全性。
同时，本发明还提供了上述新式油泵装置的控制***，包括控制模块、检测模块、输出模块和无线通讯模块。
所述的控制模块包括PLC控制柜和人机交互上位机。
所述的检测模块包括温度传感器、压力传感器、流量传感器和压力变送器。
所述的输出模块包括第一电动阀、第二电动阀、第一比例阀、第二比例阀和变频器。
所述的人机交互上位机分别与PLC控制柜、无线通讯模块连接并对其进行控制，人机交互上位机带有触控屏幕。
所述的PLC控制柜的信号输入端连接检测模块，信号输出端连接输出模块。
控制本发明新式油泵装置的控制***，采用PLC控制柜和人机交互上位机进行控制，在控制管路内设有的温度传感器、压力传感器和流量传感器和PLC控制柜连接，采集油路的温度、压力和流量数据，压力变送器可以监测油路输出的压力参数，上述参数全部发送至PLC控制柜进行处理，PLC控制柜接收处理油路的温度、压力、流量和输出压力参数后，与PLC内置的标准参数进行对比，如果偏差超过预设的范围阈值，即发送指令到第一比例阀、第二比例阀和变频器，控制电机的转速和油路的进口、开口的开度，从而控制整个油路的温度、流量和压力以及输出油路的压力。人机交互上位机采用触控屏进行控制，可以对新式油泵设备运行的参数进行查看和调整，人机交互上位机无线通讯模块连接，控制无线通讯模块发送到移动客户端的数据类型，以及是否可以通过移动客户端反向控制PLC控制柜调节输出模块各个设备的运行方式。
同时，本发明还提供了上述新式油泵控制***的控制方法，包括以下步骤：
S1：启动油泵控制***前，检查各个装置、设备和传感器的状况，全部正常后，通过PLC控制柜关闭第一电动阀和第二电动阀，同时根据预设的油液流量范围，调节第一比例阀和第二比例阀的开度。
S2：启动电机，打开第一电动阀，使油液从第一管口进入过滤阀后通过金属软管进入到油泵内，经过油泵的加压输送后，油液从与油泵另一端连接的金属软管输出，进入到三通阀。
S3：通过与三通阀连接的压力变送器监测输出油液的压力，并将数据发送至PLC控制柜，然后油液从第二电动阀流进控制管路的第二管口并输出；若压力变送器监测的油液输送压力大于或小于PLC控制柜预设的油液输送压力范围，则PLC控制柜发送指令至变频器，调整电机的转速从而改变油液输送压力。
S4：通过控制管路内的温度传感器、压力传感器和流量传感器分别监控油路的温度、压力和流量，并将数据发送至PLC控制柜进行处理，然后在人机交互上位机显示参数情况；同时还可以通过无线连接到装置的移动客户端查看设备参数及运行情况。
S5：控制管路油液的温度、压力和流量超过PLC控制柜预设范围阈值时，PLC控制柜发送控制指令至第一比例阀和第二比例阀调节开度，从而调节控制管路内油液的流量，进而改变油液的压力和温度。
本发明的有益效果：
1、本发明的新式油泵装置精简了阀门元器件和安装法兰，减轻了控制管路和设备的重量；通过在壳体顶部挂装控制管路，采用金属软管与控制管路的连接方式，使电机不承受管路部分重力，从而保护电机不易损坏；油泵和控制管路之间的管路采用直通连接，使油泵处于常通状态，避免了因为阀门故障造成管路完全堵塞而装置不能使用的情况。
2、本发明的新式油泵控制装置的控制***，通过PLC控制柜对控制管路、输送油路进行控制和监测，保证整个***运行更加准确，安全性更高；通过人机交互上位机对PLC控制柜进行控制，使得***的控制方式更加多样化，整个***的运行参数更加直观，提高了***控制和维护的简洁性和方便性。
3、本发明的新式油泵装置的控制***还增设了无线通讯模块，维护人员可以通过移动终端查看整个***运行的情况，及时发现***故障，进一步提高了本发明的安全性和便捷性。
附图说明
图1为本发明新式油泵装置的正视结构示意图。
图2为本发明新式油泵装置的后视结构示意图。
图3为本发明新式油泵装置的俯视结构示意图。
图4为本发明新式油泵装置控制***的原理框架图。
附图标记：1-壳体，2-直管，3-弯管，4-第一电动阀，5-第二电动阀，6-过滤阀，7-三通阀，8-金属软管，9-电机，10-第一管口，11-第二管口，12-滑轮，13-压力变送器，14-油泵，15-固定环，16-螺栓，17-悬梁，18-PLC控制柜，19-第一比例阀，20-第二比例阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
一种新式油泵装置，如图1～3所示，包括设置于壳体1内的控制管路、电机9、油泵14和PLC控制柜18。
所述的控制管路挂装于壳体1内顶部，控制管路通过管体上套有的固定环15与壳体1顶部的悬梁17通过螺栓16连接，如图1和图2所示，控制管路内还设有温度传感器、压力传感器和流量传感器与PLC控制柜18的信号输入端连接。
所述的控制管路包括直管2和弯管3，弯管3如图3所示为“工”字形管道；所述的直管2设置于弯管3两端内侧形成“口”字形闭合管路，弯管3两端的第一管口10和第二管口11从闭合管路两侧伸出，如图3所示；第一管口10为油液进口，第二管口11为油液出口；
所述的弯管3的管体上设有第二电动阀5，第二电动阀5依次通过三通阀7和金属软管8连接到油泵14，三通阀7上还连接有压力变送器13，如图2所示。
所述的弯管3靠近第一管口10的管体上设有第一比例阀19，弯管3靠近第二管口10的管体上设有第二比例阀20，如图3所示；第一比例阀19和第二比例阀20连接PLC控制柜18的信号输出端。
所述的直管2的管体上设有第一电动阀4，第一电动阀4依次通过过滤阀6和金属软管8连接到油泵14，如图1所示。
所述的油泵14通过电机9进行控制运行，电机9与变频器连接，变频器连接PLC控制柜18的信号输出端。
所述的壳体1底部还设有滑轮12。
本实施例的新式油泵装置的控制***，包括控制模块、检测模块、输出模块；
所述的控制模块包括PLC控制柜；
所述的检测模块包括温度传感器、压力传感器、流量传感器和压力变送器。
所述的输出模块包括第一电动阀、第二电动阀、第一比例阀、第二比例阀和变频器。
所述的PLC控制柜的信号输入端连接检测模块各个传感器，信号输出端连接输出模块各个调节阀和控制电机9的变频器。
本实施例的新式油泵装置控制***的控制方法如下：
S1：启动油泵控制***前，检查各个装置、设备和传感器的状况，全部正常后，通过PLC控制柜18关闭第一电动阀4和第二电动阀5，同时根据预设的油液流量范围，调节第一比例阀19和第二比例阀20的开度；
S2：启动电机9，打开第一电动阀4，使油液从第一管口10进入过滤阀6进行过滤后，通过金属软管8进入到油泵14内，经过油泵14的加压输送后，油液从与油泵14另一端连接的金属软管8输出，进入到三通阀7；
S3：通过与三通阀7连接的压力变送器13监测输出油液的压力，并将数据发送至PLC控制柜18，然后油液从第二电动阀5流进控制管路的第二管口11并输出；若压力变送器13监测的油液输送压力大于或小于PLC控制柜18预设的油液输送压力范围，则PLC控制柜18发送指令至变频器，调整电机9的转速从而改变油液输送压力；
S4：通过控制管路内的温度传感器、压力传感器和流量传感器分别监控油路的温度、压力和流量，并将数据发送至PLC控制柜18进行处理；
S5：控制管路油液的温度、压力和流量超过PLC控制柜18预设范围阈值时，PLC控制柜18发送控制指令至第一比例阀19和第二比例阀20调节开度，从而调节控制管路内油液的流量，进而改变油液的压力和温度。
实施例2
与实施例1相比较，本实施的油泵装置不同点在于：壳体1外部上设有人机交互上位机，人机交互上位机为微型PC机，微型PC机带有触控屏幕，并与PLC控制柜 18连接并对其进行控制，工作人员可以通过触控屏幕进行参数查看和调整。
本实施例的油泵控制***的控制方式与实施例1的控制方式一样，同时本实施例的油泵控制***可以通过人机交互上位机显示油路的温度、压力、流量和输出油液的数值参数。
实施例3
与实施例2相比较，本实施例的油泵控制***不同点在于：
壳体1内设有无线通讯模块，无线通讯模块为GPRS模块，可以实现远距离通讯。
无线通讯模块与人机交互上位机连接，将人机交互上位机采集的油路数据发送至移动客户端，所述的移动客户端包括平板电脑和智能手机。维护人员可以通过移动客户端远程查看油泵控制***的运行参数，及时发现异常而做出应对措施。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种新式油泵装置，其特征在于：包括设置于壳体（1）内的控制管路、电机（9）、油泵（14）和PLC控制柜（18）；
所述的控制管路挂装于壳体（1）内顶部，控制管路通过管体上套有的固定环（15）与壳体（1）顶部的悬梁（17）通过螺栓（16）连接；所述的控制管路包括直管（2）和弯管（3）；所述的直管（2）设置于弯管（3）两端内侧形成“口”字形闭合管路，弯管（3）两端的第一管口（10）和第二管口（11）从闭合管路两侧伸出；
所述的控制管路内设有温度传感器、压力传感器和流量传感器；
所述的弯管（3）的管体上设有第二电动阀（5），第二电动阀（5）依次通过三通阀（7）和金属软管（8）连接到油泵（14）；三通阀（7）上还连接有压力变送器（13）；
所述的弯管（3）靠近第一管口（10）的管体上设有第一比例阀（19），弯管（3）靠近第二管口（10）的管体上设有第二比例阀（20）；
所述的直管（2）的管体上设有第一电动阀（4），第一电动阀（4）依次通过过滤阀（6）和金属软管（8）连接到油泵（14）；
所述的油泵（14）通过电机（9）进行控制运行，电机（9）与变频器连接；
所述的流量传感器、压力传感器、温度传感器、压力变送器（13）分别连接PLC控制柜（18）的信号输入模块；所述的第一电动阀（4）、第二电动阀（4）、第一比例阀（19）、第二比例阀（20）和变频器分别与PLC控制柜（18）的信号输出模块连接；
所述的壳体（1）底部还设有滑轮（12）。
2.根据权利要求1所述的新式油泵装置，其特征在于：所述的壳体（1）上设有人机交互上位机，人机交互上位机连接PLC控制柜（18）并对其进行控制。
3.根据权利要求2所述的新式油泵装置，其特征在于：所述的壳体（1）内还设有无线通讯模块，无线通讯模块与人机交互上位机连接，将人机交互上位机采集的油路数据发送至移动客户端；所述的移动客户端包括平板电脑、智能手机。
4.一种如权利要求1～3所述的新式油泵装置的控制***，其特征在于：包括控制模块、检测模块、输出模块和无线通讯模块；
所述的控制模块包括PLC控制柜（18）和人机交互上位机；
所述的检测模块包括温度传感器、压力传感器、流量传感器和压力变送器（13）；
所述的输出模块包括第一电动阀（4）、第二电动阀（4）、第一比例阀（19）、第二比例阀（20）和变频器；
所述的人机交互上位机分别与PLC控制柜（18）、无线通讯模块连接并对其进行控制，人机交互上位机带有触控屏幕；
所述的PLC控制柜（18）的信号输入端连接检测模块，信号输出端连接输出模块。
5.如要求4所述的新式油泵控制***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：启动油泵控制***前，检查各个装置、设备和传感器的状况，全部正常后，通过PLC控制柜（18）关闭第一电动阀（4）和第二电动阀（5），同时根据预设的油液流量范围，调节第一比例阀（19）和第二比例阀（20）的开度；
S2：启动电机（9），打开第一电动阀（4），使油液从第一管口（10）进入过滤阀（6）后通过金属软管（8）进入到油泵（14）内，经过油泵（14）的加压输送后，油液从与油泵（14）另一端连接的金属软管（8）输出，进入到三通阀（7）；
S3：通过与三通阀（7）连接的压力变送器（13）监测输出油液的压力，并将数据发送至PLC控制柜（18），然后油液从第二电动阀（5）流进控制管路的第二管口（11）并输出；若压力变送器（13）监测的油液输送压力大于或小于PLC控制柜（18）预设的油液输送压力范围，则PLC控制柜（18）发送指令至变频器，调整电机（9）的转速从而改变油液输送压力；
S4：通过控制管路内的温度传感器、压力传感器和流量传感器分别监控油路的温度、压力和流量，并将数据发送至PLC控制柜（18）进行处理，然后在人机交互上位机显示参数情况；同时还可以通过无线连接到装置的移动客户端查看设备参数及运行情况；
S5：控制管路油液的温度、压力和流量超过PLC控制柜（18）预设范围阈值时，PLC控制柜（18）发送控制指令至第一比例阀（19）和第二比例阀（20）调节开度，从而调节控制管路内油液的流量，进而改变油液的压力和温度。
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