CN112302814B - 一种压裂车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压裂车及其控制方法，涉及工程机械技术领域，包括：控制器分别与发动机、第一转速传感器和第二转速传感器电连接；发动机与马达传动连接，马达与排量泵传动连接，控制器用于根据排量泵的转速信息和马达的转速信息控制压裂车的发动机的转速以调整压裂车的排量。由于在控制器获取控制发动机转速的依据信息通道有两个，因此，在其中的一个故障后，控制器依然可以通过另一个转速传感器获取对应的转速信息，从而正常的控制排量泵的排量，进一步的提高了整个负反馈调节机制的稳定性，确保整个压裂车在工作中即使其中一个传感器故障，依然可以正常进行排量精确调节，确保压裂车正常的作业，提高压裂车的稳定性。

Description

一种压裂车及其控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种压裂车及其控制方法。

背景技术

随着经济的快速发展，基础设施建设的加快，工程机械在其中起到了不可或缺的作用。工程机械是一种能够显著缩短施工周期的大型机械，而压裂车则是其中的一种，其能够实现向井内注入高压、大排量压裂液，将地层压开并把支撑剂挤入裂缝的专用车辆。主要用于油、气、水井的各种压裂作业，也可用于水力喷砂、煤矿高压水力采煤、船舶高压水力除锈等作业。设备能进行单机和联机作业。主要由载车底盘、车台发动机、车台传动箱、压裂泵、管汇系统、润滑系统、电路系统、气路系统和液压系统等组成。

现有压裂车在作业时通常需要进行对大泵的排量进行控制，其控制方式一般采用通过发动机转速及大泵柱塞个数、行程、柱塞直径、传动箱档位进行排量控制。该种控制方式较为单一，故障时只能停机，无法持续工作。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种压裂车及其控制方法，以解决现有压裂车对大泵排量控制较为单一的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明实施例的一方面，提供一种压裂车，包括：车体以及设置于车体上的发动机、马达、排量泵、第一转速传感器、第二转速传感器和控制器；控制器分别与发动机、第一转速传感器和第二转速传感器电连接；发动机与马达传动连接，马达与排量泵传动连接，第一转速传感器设置于排量泵，用于采集压裂车的排量泵的转速信息，第二转速传感器设置于马达，用于采集压裂车的马达的转速信息；控制器用于根据排量泵的转速信息和马达的转速信息控制压裂车的发动机的转速以调整压裂车的排量。

可选的，压裂车还包括报警器，报警器与控制器电连接，用于在排量泵的转速信息和/或马达的转速信息的数值为零时报警。

可选的，报警器为蜂鸣器。

可选的，排量泵包括泵体以及设置于泵体上的码盘，第一转速传感器设置于码盘。

可选的，压裂车还包括变量泵，发动机通过变量泵与马达传动连接。

可选的，马达为液压马达。

本发明实施例的另一方面，还提供一种压裂车控制方法，应用于上述任一种的压裂车，方法包括：获取压裂车的排量泵的转速信息和压裂车的马达的转速信息；根据排量泵的转速信息和马达的转速信息控制压裂车的发动机的转速。

可选的，根据排量泵的转速信息和马达的转速信息控制压裂车的发动机的转速包括：判断排量泵的转速信息的数值是否小于或等于零；若排量泵的转速信息的数值小于或等于零，则根据马达的转速信息控制发动机的转速。

可选的，根据排量泵的转速信息和马达的转速信息控制压裂车的发动机的转速包括：判断马达的转速信息的数值是否小于或等于零；若马达的转速信息的数值小于或等于零，则根据排量泵的转速信息控制发动机的转速。

本发明的有益效果包括：

本发明提供了一种压裂车，包括：车体以及设置于车体上的发动机、马达、排量泵、第一转速传感器、第二转速传感器和控制器；控制器分别与发动机、第一转速传感器和第二转速传感器电连接；发动机与马达传动连接，马达与排量泵传动连接，第一转速传感器设置于排量泵，用于采集压裂车的排量泵的转速信息，第二转速传感器设置于马达，用于采集压裂车的马达的转速信息；控制器用于根据排量泵的转速信息和马达的转速信息控制压裂车的发动机的转速以调整压裂车的排量。由于在控制器获取控制发动机转速的依据信息通道有两个，分别是第一转速传感器和第二转速传感器，因此，在其中的一个故障后，控制器依然可以通过另一个转速传感器获取对应的转速信息，从而正常的控制排量泵的排量，进一步的提高了整个负反馈调节机制的稳定性，确保整个压裂车在工作中即使其中一个传感器故障，依然可以正常进行排量精确调节，确保压裂车正常的作业，提高压裂车的稳定性。

本发明还提供了一种压裂车控制方法，获取压裂车的排量泵的转速信息和压裂车的马达的转速信息；根据排量泵的转速信息和马达的转速信息控制压裂车的发动机的转速。在实现排量控制时，其获取的排量的通道有两个，即第一转速传感器和第二转速传感器，因此，可以在其中的一个发生故障时，依然依靠另一个进行可靠的数据获取。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种压裂车的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的一种压裂车的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的一种压裂车控制方法的流程示意图之一；

图4为本发明实施例提供的一种压裂车控制方法的流程示意图之二；

图5为本发明实施例提供的一种压裂车控制方法的流程示意图之三；

图6为本发明实施例提供的一种压裂车控制方法的流程示意图之四。

图标：100-发动机；200-马达；300-排量泵；400-控制器；500-第一转速传感器；600-第二转速传感器；700-变量泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本发明的保护范围内。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

压裂车是一种用于向井内注入高压、大排量压裂液，将地层压开并把支撑剂挤入裂缝的专用车辆。主要用于油、气、水井的各种压裂作业，也可用于水力喷砂、煤矿高压水力采煤、船舶高压水力除锈等作业。设备能进行单机和联机作业。

本发明实施例的一方面，参照图1，提供一种压裂车，包括：车体以及设置于车体上的发动机100、马达200、排量泵300、第一转速传感器500、第二转速传感器600和控制器400；控制器400分别与发动机100、第一转速传感器500和第二转速传感器600电连接；发动机100与马达200传动连接，马达200与排量泵300传动连接，第一转速传感器500设置于排量泵300，用于采集压裂车的排量泵300的转速信息，第二转速传感器600设置于马达200，用于采集压裂车的马达200的转速信息；控制器400用于根据排量泵300的转速信息和马达200的转速信息控制压裂车的发动机100的转速以调整压裂车的排量。

示例的，如图1所示，压裂车包括车体、发动机100、马达200、排量泵300、第一转速传感器500、第二转速传感器600和控制器400，其中，发动机100、马达200、排量泵300、第一转速传感器500、第二转速传感器600和控制器400可以分别设置在车体上的不同位置，其设置具体位置可以根据实际的需求进行合理的设置。发动机100可以和马达200传动连接，马达200可以和排量泵300传动连接以此实现通过发动机100启动，驱动马达200运转，进而带动排量泵300工作。为了实现对压裂车排量的控制，可以在排量泵300上对应设置有第一转速传感器500，同时，也可以在马达200上设置有第二转速传感器600，将第一转速传感器500和第二转速传感器600分别和控制器400进行电连接，同时，将控制器400和发动机100进行电连接，通过第一转速传感器500和第二转速传感器600获取到对应的排量泵300和马达200的转速信息，从而作为控制器400调整发动机100转速的依据，进而实现对排量泵300的排量进行精确的控制，形成负反馈调节。由于在控制器400获取控制发动机100转速的依据信息通道有两个，分别是第一转速传感器500和第二转速传感器600，因此，在其中的一个故障后，控制器400依然可以通过另一个转速传感器获取对应的转速信息，从而正常的控制排量泵300的排量，进一步的提高了整个负反馈调节机制的稳定性，确保整个压裂车在工作中即使其中一个传感器故障，依然可以正常进行排量精确调节，确保压裂车正常的作业，提高压裂车的稳定性。

其调整方式可以是当第一转速传感器500和第二转速传感器600采集到压裂车当前的排量泵300转速信息和/或马达200转速信息后，由控制器400对其进行获取并转化为压裂车当前的排量，然后判断当前排量是否处于预设的排量范围内，若是则不对发动机100的转速进行调整，若大于预设的排量，则控制器400根据当前排量和预设排量的差值的绝对值以及绝对值和发动机100转速的转化或对应关系，将发动机100的转速调低，以便于降低压裂车的排量，使其满足预设的排量范围。若小于预设的排量，则控制器400根据当前排量和预设排量的差值的绝对值以及绝对值和发动机100转速的转化或对应关系，将发动机100的转速调高，以便于提高压裂车的排量，使其满足预设的排量范围(下同)。

第一转速传感器500和第二转速传感器600可以是预设设置优先级，例如优先设置第一转速传感器500为工作启动对象，只有在第一转速传感器500故障后，才对应启动第二转速传感器600进行工作，该种工作方式不仅保证了双通道的信息采集的可靠性，还可以提高第一转速传感器500和第二转速传感器600的使用寿命。同时，也可以是简化控制器400控制的程序的复杂性，提高系统的响应性。

在另外一种实施例中，也可以是第一转速传感器500和第二转速传感器600同时进行信息采集，控制器400同时接收两者采集到的转速信息，并通过对应的程序进行转换，从而得出更加精确的调整量，以便于对排量实现更加精确的控制。

可选的，压裂车还包括报警器，报警器与控制器400电连接，用于在排量泵300的转速信息和/或马达200的转速信息的数值为零时报警。

示例的，为了进一步的提高压裂车工作的稳定性，还可以对应设置有报警器，当第一转速传感器500和第二转速传感器600中的一个故障或两个均故障时，可以触发报警器动作，进行报警以便于提示操作人员闭环机制对应的状态，便于操作人员对应对压裂车进行控制或调整，进一步的提高工作的稳定性。

可选的，报警器为蜂鸣器，即利用声音的方式进行提醒，当然在其它实施例中，也可以是采用灯光、信号等等方式进行报警。

可选的，排量泵300包括泵体以及设置于泵体上的码盘，第一转速传感器500设置于码盘。以便于第一转速传感器500能够对排量泵300的转速实现更加精确的采集，有利于提高后续控制器400对应调整发动机100转速的精度。

可选的，如图2所示，压裂车还包括变量泵700，发动机100通过变量泵700与马达200传动连接。

可选的，马达200为液压马达200。液压马达200可以是变量马达200等等。

本发明实施例的另一方面，还提供一种压裂车控制方法，应用于上述任一种的压裂车，方法包括：获取压裂车的排量泵300的转速信息和压裂车的马达200的转速信息；根据排量泵300的转速信息和马达200的转速信息控制压裂车的发动机100的转速。

示例的，如图3所示，在进行对压裂车进行排量控制时，其可以通过以下方式进行：

S010：获取压裂车的排量泵300的转速信息和压裂车的马达200的转速信息。

获取排量泵300的转速信息和马达200的转速信息，可以是按照预设设定的优先级顺序按照条件顺次启动工作，例如按照优先的传感器故障，然后启动次优先的传感器接替工作，保证采集转速信息的通道不受影响。当然还可以是两个转速传感器同时工作，以便于实现更加精确的排量控制，在该种模式下，当其中的一个转速传感器失效后，采集转速信息的通道依然可以正常进行。

S020：根据排量泵300的转速信息和马达200的转速信息控制压裂车的发动机100的转速。

当控制器400获取到第一转速传感器500和/或第二转速传感器600的转速信息后，可以根据其通过预设程序对发动机100的转速进行调整，以便于通过发动机100驱动马达200，马达200驱动排量泵300实现对压裂车排量的控制。在实现排量控制时，其获取的排量的通道有两个，即第一转速传感器500和第二转速传感器600，因此，可以在其中的一个发生故障时，依然依靠另一个进行可靠的数据获取。

可选的，根据排量泵300的转速信息和马达200的转速信息控制压裂车的发动机100的转速包括：判断排量泵300的转速信息的数值是否小于或等于零；若排量泵300的转速信息的数值小于或等于零，则根据马达200的转速信息控制发动机100的转速。

示例的，如图4所示，在控制器400根据排量泵300的转速信息和马达200的转速信息控制压裂车的发动机100的转速步骤中，可以包括下述的方式：

S021：判断排量泵300的转速信息的数值是否小于或等于零。

S022：若排量泵300的转速信息的数值小于或等于零，则根据马达200的转速信息控制发动机100的转速。

设置传感器启动的逻辑为第一转速传感器500优先于第二转速传感器600，即首先控制器400获取到第一转速传感器500获取到的排量泵300的转速信息，判断排量泵300的转速信息的数值是否小于或等于零，若大于零，则证明排量泵300的转速信息正常，可以由第一转速传感器500采集到的排量泵300转速信息作为发动机100转速控制的依据。若小于或等于零，则证明排量泵300的转速信息异常，从而认定第一转速传感器500故障，此时，控制器400切换转速信息获取渠道，获取由第二转速传感器600采集到的马达200的转速信息，根据马达200的转速信息对发动机100的转速进行调节。需要说明的是，在控制器400从排量泵300的转速信息获取模式切换至马达200的转速信息获取模式后，可以根据排量泵300和马达200的转速差异进行补偿或修正，以便于补偿或修正后的数值能够精确反馈当前排量泵300的排量信息。

可选的，根据排量泵300的转速信息和马达200的转速信息控制压裂车的发动机100的转速包括：判断马达200的转速信息的数值是否小于或等于零；若马达200的转速信息的数值小于或等于零，则根据排量泵300的转速信息控制发动机100的转速。

示例的，如图5所示，在控制器400根据排量泵300的转速信息和马达200的转速信息控制压裂车的发动机100的转速步骤中，还可以包括下述的方式：

S023：判断马达200的转速信息的数值是否小于或等于零。

S024：若马达200的转速信息的数值小于或等于零，则根据排量泵300的转速信息控制发动机100的转速。

设置传感器启动的逻辑为第二转速传感器600优先于第一转速传感器500，即首先控制器400获取到第二转速传感器600获取到的马达200的转速信息，判断马达200的转速信息的数值是否小于或等于零，若大于零，则证明马达200的转速信息正常，可以由第二转速传感器600采集到的马达200转速信息作为发动机100转速控制的依据。若小于或等于零，则证明马达200的转速信息异常，从而认定第二转速传感器600故障，此时，控制器400切换转速信息获取渠道，获取由第一转速传感器500采集到的排量泵300的转速信息，根据排量泵300的转速信息对发动机100的转速进行调节。同样需要说明的是，在控制器400从马达200的转速信息获取模式切换至排量泵300的转速信息获取模式后，可以根据排量泵300和马达200的转速差异进行补偿或修正，以便于补偿或修正后的数值能够精确反馈当前排量泵300的排量信息。

再一种实施例中，如图6所示，可以将上述两种实施例进行结合，即控制器400在控制前，首先进行优先级的转速传感器设定，即执行S030，控制器400先选择是第一转速传感器500优先于第二转速传感器600启动(模式一)，还是第二转速传感器600优先于第一转速传感器500启动(模式二)。若选择是模式一，则对应执行S021和S022。若选择是模式二，则对应执行S023和S024。

再一种实施例，当第一转速传感器500和第二转速传感器600采集到的转速信息均小于或等于零，那么，压裂车进入排量开环控制模式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种压裂车，其特征在于，包括：车体以及设置于所述车体上的发动机、马达、排量泵、第一转速传感器、第二转速传感器和控制器；所述控制器分别与所述发动机、所述第一转速传感器和所述第二转速传感器电连接；所述发动机与所述马达传动连接，所述马达与所述排量泵传动连接，所述第一转速传感器设置于所述排量泵，用于采集所述压裂车的排量泵的转速信息，所述第二转速传感器设置于所述马达，用于采集所述压裂车的马达的转速信息；所述控制器用于根据所述排量泵的转速信息和马达的转速信息控制所述压裂车的发动机的转速以调整所述压裂车的排量。

2.如权利要求1所述的压裂车，其特征在于，还包括报警器，所述报警器与所述控制器电连接，用于在所述排量泵的转速信息和/或所述马达的转速信息的数值为零时报警。

3.如权利要求2所述的压裂车，其特征在于，所述报警器为蜂鸣器。

4.如权利要求1所述的压裂车，其特征在于，所述排量泵包括泵体以及设置于所述泵体上的码盘，所述第一转速传感器设置于所述码盘。

5.如权利要求1所述的压裂车，其特征在于，还包括变量泵，所述发动机通过所述变量泵与所述马达传动连接。

6.如权利要求1所述的压裂车，其特征在于，所述马达为液压马达。

7.一种压裂车控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6任一项所述的压裂车，所述方法包括：

获取压裂车的排量泵的转速信息和压裂车的马达的转速信息；

根据所述排量泵的转速信息和马达的转速信息控制所述压裂车的发动机的转速。

8.如权利要求7所述的压裂车控制方法，其特征在于，所述根据所述排量泵的转速信息和马达的转速信息控制所述压裂车的发动机的转速包括：

判断所述排量泵的转速信息的数值是否小于或等于零；

若所述排量泵的转速信息的数值小于或等于零，则根据马达的转速信息控制所述发动机的转速。

9.如权利要求7所述的压裂车控制方法，其特征在于，所述根据所述排量泵的转速信息和马达的转速信息控制所述压裂车的发动机的转速包括：

判断所述马达的转速信息的数值是否小于或等于零；

若所述马达的转速信息的数值小于或等于零，则根据排量泵的转速信息控制所述发动机的转速。

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