CN113000497A - 摩擦洗砂机自动防堵塞装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种摩擦洗砂机自动防堵塞装置及方法，该摩擦洗砂机自动防堵塞方法包括如下步骤：步骤S1：在摩擦洗砂机上设置冲水阀，并在摩擦洗砂机的驱动电机的电流反馈线路上设置电流变送器；步骤S2：电流变送器实时采集驱动电机的工作电流，并发送至电流控制器，以判断摩擦洗砂机的内部堵塞程度；步骤S3：若工作电流大于预设的冲水阀的开启电流，且工作电流小于驱动电机的停机电流，则电流控制器控制冲水阀开启，以冲洗摩擦洗砂机内堵塞的砂子。本发明解决了石英砂易造成洗砂机内部堵塞的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及石油、天然气井压裂领域，尤其涉及一种摩擦洗砂机自动防堵塞装置及方法。
背景技术
随着近年来油气资源勘探开发快速发展，特别是页岩气、致密油等非常规油气资源的规模开发，压裂技术广泛应用于非常规油气井增产作业。
天然石英砂因其具有较好的圆整度、抗酸、抗压等特性，被广泛的用作压裂支撑剂使用。现阶段，用于压裂支撑剂的天然石英砂主要以黄砂和白砂为主，分布于内蒙、宁夏、新疆等地。目前由于国内非常规油气开发蓬勃发展，对高品质的石英砂支撑剂的需求量越来越大，而摩擦洗砂机能大幅度的提高石英砂的加工质量，因此在石英砂加工行业被越来越广泛的应用。
但在实际生产过程中，经常发生摩擦洗砂机堵塞的问题，需要进行停机清砂，其主要原因是：
一、向洗砂机内输送的水砂比配合不合理，导致砂子进入洗砂机过多，进水量少，摩擦洗砂机的搅拌轴力矩过大，导致洗砂机的驱动电机无法正常驱动，驱动电机保护跳闸，进而导致停产；
二、向洗砂机内输送的水砂比出现波动，由于对砂子进行输送的皮带机控制相应较快，而补水控制回路相应较慢，导致进砂量多，而补水量少，从而影响摩擦洗砂机内搅拌电机的正常工作，降低生产效率。
针对相关技术中石英砂易造成洗砂机内部堵塞的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种摩擦洗砂机自动防堵塞装置及方法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供摩擦洗砂机自动防堵塞装置及方法，能够通过电流采集器自动实时采集摩擦洗砂机的驱动电机的电流信号，从而对摩擦洗砂机的堵塞程度进行准确判断，并通过根据电流信号对自动冲水阀的开合状态进行自动控制，实现自动冲水来缓解摩擦洗砂机的堵塞程度，达到排除摩擦洗砂机堵塞故障的目的。
本发明的目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供了一种摩擦洗砂机自动防堵塞装置，所述摩擦洗砂机自动防堵塞装置包括对所述摩擦洗砂机的内部封堵程度进行检测的电流变送器，其中：
所述电流变送器设置于所述摩擦洗砂机的驱动电机的电流反馈线路上，所述电流变送器的电流信号输出端与电流控制器的电流信号接收端通过电流信号连接；
所述摩擦洗砂机上设置有与所述摩擦洗砂机的内部相连通的冲水管道，所述冲水管道上设置有冲水阀，所述冲水阀的控制端与所述电流控制器的控制信号输出端通过电流信号连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述摩擦洗砂机的下料管道的底部且位于所述下料口的下方开设有冲水口，所述冲水管道的一端与所述冲水口连接，所述冲水管道的另一端接入补水管道，所述冲水阀通过法兰连接于所述冲水管道上。
在本发明的一较佳实施方式中，所述摩擦洗砂机的所述下料口与所述皮带输送机的出料口连接，所述摩擦洗砂机的所述下料口还与补水管道的一端连接，所述补水管道的另一端接入补水水源，所述补水管道上设置有给水流量计和给水调节阀；
所述摩擦洗砂机自动防堵塞装置还包括控制向所述摩擦洗砂机内输送水砂比的水砂比控制器，所述水砂比控制器的电流信号接收端分别与所述给水流量计的电流信号输出端和所述皮带输送机的变频器的电流信号输出端通过电流信号连接，且所述水砂比控制器的控制信号输出端分别与所述给水调节阀的控制端和所述皮带输送机的控制端通过电流信号连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述电流控制器和所述水砂比控制器均位于中控室内。
在本发明的一较佳实施方式中，所述冲水阀为电动开关阀。
本发明提供了一种摩擦洗砂机自动防堵塞方法，所述摩擦洗砂机自动防堵塞方法包括如下步骤：
步骤S1：在摩擦洗砂机上设置冲水阀，并在所述摩擦洗砂机的驱动电机的电流反馈线路上设置电流变送器；
步骤S2：所述电流变送器实时采集所述驱动电机的工作电流，并发送至电流控制器，以判断所述摩擦洗砂机的内部堵塞程度；
步骤S3：若所述工作电流大于预设的所述冲水阀的开启电流，且所述工作电流小于所述驱动电机的停机电流，则所述电流控制器控制所述冲水阀开启，以冲洗所述摩擦洗砂机内堵塞的砂子。
在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S3之后，还包括：
步骤S4：若所述工作电流恢复至所述驱动电机的正常工作电流，则所述电流控制器控制所述冲水阀关闭，所述摩擦洗砂机恢复正常工作状态。
在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S1中，在所述摩擦洗砂机的下料管道的底部且位于所述下料口的下方开设冲水口，所述冲水口处连接冲水管道，所述冲水阀设置于所述冲水管道上。
在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S1之前，还包括：
步骤S101：将皮带输送机的出料口以及补水管道分别与所述摩擦洗砂机的下料口连接；
步骤S102：所述补水管道上的给水流量计实时采集流量信号，所述皮带输送机的变频器实时采集所述皮带输送机的速度信号，并发送至水砂比控制器；
步骤S103：所述水砂比控制器分别对所述补水管道上的给水调节阀的开合度和所述皮带输送机的速度进行控制，以使所述皮带输送机的供砂量和所述摩擦洗砂机的供水量达到平衡。
在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S103中，在所述水砂比控制器内预设水砂比例，所述水砂比控制器根据预设的所述水砂比例分别对所述给水调节阀的开合度和所述皮带输送机的速度进行控制。
由上所述，本发明的摩擦洗砂机自动防堵塞装置及方法的特点及优点是：在摩擦洗砂机上设置有与摩擦洗砂机的内部相连通的冲水管道，在冲水管道上设置有冲水阀，并在摩擦洗砂机的驱动电机的电流反馈线路上设置有电流变送器，通过电流变送器实时采集驱动电机的电流信号，根据电流的大小来判断摩擦洗砂机的堵塞程度，当工作电流大于预设的冲水阀的开启电流时，通过电流控制器向冲水阀发送控制信号，以控制冲水阀开启，达到冲洗摩擦洗砂机内堵塞的砂子的目的，缓解堵塞程度；另外，通过冲水管道向摩擦洗砂机内冲水，能够弥补向摩擦洗砂机内供水迟缓的问题，保证摩擦洗砂机内水砂比处于平衡状态，进而达到摩擦洗砂机全自动连续生产的效果。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
其中：
图1：为本发明摩擦洗砂机自动防堵塞装置的结构示意图。
图2：为本发明摩擦洗砂机自动防堵塞装置中摩擦洗砂机的立体图。
图3：为本发明摩擦洗砂机自动防堵塞装置中摩擦洗砂机的左视图。
图4：为本发明摩擦洗砂机自动防堵塞装置中冲水阀的安装位置示意图。
图5：为本发明摩擦洗砂机自动防堵塞方法的控制流程图。
本发明中的附图标号为：
1、摩擦洗砂机； 101、下料管道；
1001、下料口； 102、驱动电机；
2、冲水管道； 3、冲水阀；
4、皮带输送机； 5、水砂比控制器；
6、电流变送器； 7、变频器；
8、给水流量计； 9、给水调节阀；
10、电流控制器； 11、补水管道。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
实施方式一
如图1至图4所示，本发明提供了一种摩擦洗砂机自动防堵塞装置，该摩擦洗砂机自动防堵塞装置包括电流变送器6，电流变送器6用于对摩擦洗砂机1的内部封堵程度进行检测。其中：电流变送器6设置于摩擦洗砂机1的驱动电机102的电流反馈线路上，电流变送器6的电流信号输出端与电流控制器10的电流信号接收端通过电流信号连接；摩擦洗砂机1上设置有与摩擦洗砂机1的内部相连通的冲水管道2，冲水管道2上设置有冲水阀3，冲水阀3的控制端与电流控制器10的控制信号输出端通过电流信号连接。
本发明在工作过程中，通过电流变送器6实时采集摩擦洗砂机1的驱动电机的电流信号，并发送给电流控制器10，电流控制器10根据电流的大小来判断摩擦洗砂机的堵塞程度(堵塞程度越严重，驱动电机的电流越大)，当工作电流大于预设的冲水阀3的开启电流时，通过电流控制器10向冲水阀3发送控制信号，以控制冲水阀3自动开启，冲水管道2中的水进入摩擦洗砂机1内，达到冲洗摩擦洗砂机1内堵塞的砂子的目的，缓解堵塞程度，有效排除摩擦洗砂机的堵塞故障。
进一步的，冲水阀3可为但不限于电动开关阀。
具体的，如图2至图4所示，摩擦洗砂机1的顶部沿竖直方向设置有与摩擦洗砂机1的内部相连通的下料管道101，下料管道101的底端与摩擦洗砂机1连接，下料管道101的顶端设置有下料口1001，下料管道101的底部且位于下料口1001的下方开设有冲水口，冲水管道2的一端与冲水口连接，冲水管道2的另一端接入补水管道11，冲水阀3通过法兰连接于冲水管道2上。
在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，摩擦洗砂机1的下料口1001与皮带输送机4的出料口连接，摩擦洗砂机1的下料口1001还与补水管道11的一端连接，补水管道11的另一端接入补水水源，在补水管道11上设置有给水流量计8和给水调节阀9；摩擦洗砂机自动防堵塞装置还包括水砂比控制器5，水砂比控制器5用于控制向摩擦洗砂机1内输送水砂比(即：水与砂子的比例)，水砂比控制器5的电流信号接收端分别与给水流量计8的电流信号输出端和皮带输送机4的变频器7的电流信号输出端通过电流信号连接，且水砂比控制器5的控制信号输出端分别与给水调节阀9的控制端和皮带输送机4的控制端通过电流信号连接。通过给水流量计8实时采集向摩擦洗砂机1内的供水量；通过变频器7实时采集皮带输送机4的速度信号，进而可获得向摩擦洗砂机1内的供砂量，并将采集到的信号(4-20mA)发送至水砂比控制器5，水砂比控制器5根据接收到的信号分别向给水调节阀9和皮带输送机4发送控制信号(4-20mA)，从而对补水管道11上的给水调节阀9的开合度以及皮带输送机4的速度进行控制，以使皮带输送机4的供砂量和摩擦洗砂机1的供水量达到平衡(即：供水量与供砂量达到预先设定的水砂比例)，达到可大规模连续生产的目的。
进一步的，补水水源可为但不限于石英砂生产加工工厂内的复用水池，通过水泵进行输送补水。
进一步的，电流控制器10和水砂比控制器5均可设置但不限于中控室内，从而可实现清砂、防堵塞的远程控制，提高自动化程度。
本发明的摩擦洗砂机自动防堵塞装置的特点及优点是：
一、该摩擦洗砂机自动防堵塞装置，通过电流变送器6实时采集摩擦洗砂机1的驱动电机的电流信号，以判断摩擦洗砂机的堵塞程度，并根据摩擦洗砂机的堵塞程度对冲水阀3开合状态进行控制，达到冲洗摩擦洗砂机1内堵塞的砂子的目的，能够有效缓解摩擦洗砂机1的堵塞程度，排除摩擦洗砂机的堵塞故障。
二、该摩擦洗砂机自动防堵塞装置，通过向摩擦洗砂机1内冲水，能够弥补向摩擦洗砂机1内供水迟缓的问题，保证摩擦洗砂机1内水砂比处于平衡状态，达到摩擦洗砂机1全自动连续生产的效果，提高生产效率。
实施方式二
如图5所示，本发明提供了一种摩擦洗砂机自动防堵塞方法，该摩擦洗砂机自动防堵塞方法包括如下步骤：
步骤S1：在摩擦洗砂机1上设置冲水阀3，并在摩擦洗砂机1的驱动电机102的电流反馈线路上设置电流变送器6；
步骤S2：通过电流变送器6实时采集驱动电机102的工作电流，并将采集到的电流信号发送至中控室内的电流控制器10，通过驱动电机102的工作电流的大小来判断摩擦洗砂机1的内部堵塞程度；
步骤S3：若工作电流大于预设的冲水阀3的开启电流，且工作电流小于驱动电机102的停机电流，则电流控制器10控制冲水阀3开启，向摩擦洗砂机1进行冲水，随着摩擦洗砂机1内水量越来越多，从而对摩擦洗砂机1内堵塞的砂子进行冲洗，堵塞程度得到缓解；
步骤S4：若工作电流恢复至驱动电机102的正常工作电流，则通过电流控制器10控制冲水阀3关闭，停止向摩擦洗砂机1内进行冲水，摩擦洗砂机1可恢复正常工作状态。
具体的，步骤S1中，在摩擦洗砂机1的下料管道101的底部且位于下料口1001的下方开设冲水口，冲水口处连接冲水管道2，冲水阀3设置于冲水管道2上。
在本发明的一个可选实施例中，如图5所述，在步骤S1之前，还包括：
步骤S101：将皮带输送机4的出料口以及补水管道11分别与摩擦洗砂机1的下料口1001连接；
步骤S102：补水管道11上设置有给水流量计8和给水调节阀9，皮带输送机4上设置有变频器7，通过给水流量计8实时采集流量信号，通过变频器7实时采集皮带输送机4的速度信号，并将流量信号和速度信号发送至水砂比控制器5；
步骤S103：水砂比控制器5分别对补水管道11上的给水调节阀9的开合度和皮带输送机4的速度进行控制，以使皮带输送机4的供砂量和摩擦洗砂机1的供水量达到平衡(即：供水量与供砂量达到预先设定的水砂比例)。
进一步的，步骤S103中，根据实际生产要求，在水砂比控制器5内预设水砂比例，水砂比控制器5根据预设的水砂比例分别对给水调节阀9的开合度和皮带输送机4的速度进行控制。
本发明的摩擦洗砂机自动防堵塞方法的特点及优点是：
一、该摩擦洗砂机自动防堵塞方法，通过电流变送器6实时采集摩擦洗砂机1的驱动电机102的电流信号来判断摩擦洗砂机1的堵塞程度，再通过加装的冲水阀3与堵塞信号的联动实现向摩擦洗砂机1的内部进行自动冲水，从而达到缓解堵塞的效果，有效排除摩擦洗砂机1的堵塞故障。
二、该摩擦洗砂机自动防堵塞方法，通过向摩擦洗砂机1内冲水，能够弥补向摩擦洗砂机1内供水迟缓的问题，有效的解决水砂比波动和配合不合理的问题，保证摩擦洗砂机1内水砂比处于平衡状态，达到摩擦洗砂机1全自动连续生产的效果，提高生产效率。
三、该摩擦洗砂机自动防堵塞方法具有通用、高效，适应规模化生产等特点，全面的解决了摩擦洗砂机1内部易堵塞的难题，实现了连续洗砂、工厂持续运营的目的，能提高产能，同时拥有较好的经济效益，可作为石英砂支撑剂生产设备(即：摩擦洗砂机)标准化的操作方法进行推广和执行。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种摩擦洗砂机自动防堵塞装置，其特征在于，所述摩擦洗砂机自动防堵塞装置包括对所述摩擦洗砂机(1)的内部封堵程度进行检测的电流变送器(6)，其中：
所述电流变送器(6)设置于所述摩擦洗砂机(1)的驱动电机(102)的电流反馈线路上，所述电流变送器(6)的电流信号输出端与电流控制器(10)的电流信号接收端通过电流信号连接；
所述摩擦洗砂机(1)上设置有与所述摩擦洗砂机(1)的内部相连通的冲水管道(2)，所述冲水管道(2)上设置有冲水阀(3)，所述冲水阀(3)的控制端与所述电流控制器(10)的控制信号输出端通过电流信号连接。
2.如权利要求1所述的摩擦洗砂机自动防堵塞装置，其特征在于，所述摩擦洗砂机(1)的下料管道(101)的底部且位于下料口(1001)的下方开设有冲水口，所述冲水管道(2)的一端与所述冲水口连接，所述冲水管道(2)的另一端接入补水管道(11)，所述冲水阀(3)通过法兰连接于所述冲水管道(2)上。
3.如权利要求2所述的摩擦洗砂机自动防堵塞装置，其特征在于，所述摩擦洗砂机(1)的所述下料口(1001)与皮带输送机(4)的出料口连接，所述摩擦洗砂机(1)的所述下料口(1001)还与所述补水管道(11)的一端连接，所述补水管道(11)的另一端接入补水水源，所述补水管道(11)上设置有给水流量计(8)和给水调节阀(9)；
所述摩擦洗砂机自动防堵塞装置还包括控制向所述摩擦洗砂机(1)内输送水砂比的水砂比控制器(5)，所述水砂比控制器(5)的电流信号接收端分别与所述给水流量计(8)的电流信号输出端和所述皮带输送机(4)的变频器(7)的电流信号输出端通过电流信号连接，且所述水砂比控制器(5)的控制信号输出端分别与所述给水调节阀(9)的控制端和所述皮带输送机(4)的控制端通过电流信号连接。
4.如权利要求3所述的摩擦洗砂机自动防堵塞装置，其特征在于，所述电流控制器(10)和所述水砂比控制器(5)均位于中控室内。
5.如权利要求1所述的摩擦洗砂机自动防堵塞装置，其特征在于，所述冲水阀(3)为电动开关阀。
6.一种摩擦洗砂机自动防堵塞方法，其特征在于，所述摩擦洗砂机自动防堵塞方法包括如下步骤：
步骤S1：在摩擦洗砂机(1)上设置冲水阀(3)，并在所述摩擦洗砂机(1)的驱动电机(102)的电流反馈线路上设置电流变送器(6)；
步骤S2：所述电流变送器(6)实时采集所述驱动电机(102)的工作电流，并发送至电流控制器(10)，以判断所述摩擦洗砂机(1)的内部堵塞程度；
步骤S3：若所述工作电流大于预设的所述冲水阀(3)的开启电流，且所述工作电流小于所述驱动电机(102)的停机电流，则所述电流控制器(10)控制所述冲水阀(3)开启，以冲洗所述摩擦洗砂机(1)内堵塞的砂子。
7.如权利要求6所述的摩擦洗砂机自动防堵塞方法，其特征在于，所述步骤S3之后，还包括：
步骤S4：若所述工作电流恢复至所述驱动电机(102)的正常工作电流，则所述电流控制器(10)控制所述冲水阀(3)关闭，所述摩擦洗砂机(1)恢复正常工作状态。
8.如权利要求6所述的摩擦洗砂机自动防堵塞方法，其特征在于，所述步骤S1中，在所述摩擦洗砂机(1)的下料管道(101)的底部且位于下料口(1001)的下方开设冲水口，所述冲水口处连接冲水管道(2)，所述冲水阀(3)设置于所述冲水管道(2)上。
9.如权利要求6所述的摩擦洗砂机自动防堵塞方法，其特征在于，所述步骤S1之前，还包括：
步骤S101：将皮带输送机(4)的出料口以及补水管道(11)分别与所述摩擦洗砂机(1)的下料口(1001)连接；
步骤S102：所述补水管道(11)上的给水流量计(8)实时采集流量信号，所述皮带输送机(4)的变频器(7)实时采集所述皮带输送机(4)的速度信号，并发送至水砂比控制器(5)；
步骤S103：所述水砂比控制器(5)分别对所述补水管道(11)上的给水调节阀(9)的开合度和所述皮带输送机(4)的速度进行控制，以使所述皮带输送机(4)的供砂量和所述摩擦洗砂机(1)的供水量达到平衡。
10.如权利要求9所述的摩擦洗砂机自动防堵塞方法，其特征在于，所述步骤S103中，在所述水砂比控制器(5)内预设水砂比例，所述水砂比控制器(5)根据预设的所述水砂比例分别对所述给水调节阀(9)的开合度和所述皮带输送机(4)的速度进行控制。
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