用于多个泥浆泵的控制管理系统的制作方法

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  1.本实用新型涉及石油钻井技术领域，具体涉及用于石油钻机的泥浆泵的反同步控制系统。

  2.泥浆泵，是指在钻探过程中向钻孔里输送泥浆或水等冲洗液的机械，泥浆泵是钻探设备的重要组成部分。在常用的正循环钻探中，它将地表冲洗介质-清水、泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下，经过高压软管、水龙头和钻杆柱中心孔直送钻头的底端，达到冷却钻头、将切削下来的岩屑清除并输送到达地表的目的。常用的泥浆泵是活塞式或柱塞式的。

  3.在一些特殊环境中(例如高原)，需要同时使用多个泥浆泵将聚合物冲洗液送到底端或输送到地表。由于在实际使用中该多个泥浆泵的启停没有具体限定(例如，可能根据工作人员的操作等时间间隔开启或非等时间间隔开启，或者例如泥浆泵的活塞停止位置是随机的)，该多个泥浆泵的冲程在某些时段会彼此同步或准同步，这将在输送线路和管道中产生过大的压力峰值和不均匀波动，从而缩短泥浆泵、钻机钻头和管道等相关设备的整体寿命。

  4.目前，在该领域对于多个泥浆泵的冲程在某些时段彼此同步的问题，还没有相应的解决办法。

  5.因此，迫切地需要一种改进的用于多个泥浆泵的控制管理系统以使得多个泥浆泵的活塞或柱塞不同步从而避免管道中出现过大压力峰值和不均匀波动。

  6.本实用新型实施例提供了用于多个泥浆泵的控制管理系统，以至少解决现存技术中多个泥浆泵的活塞彼此同步时管道中产生过大压力峰值或存在不均匀波动的问题。

  7.根据实用新型实施例的一个方面，提供了一种用于多个泥浆泵的控制管理系统，每个泥浆泵的运行由多个变频器中的一个变频器控制，其特征是，控制管理系统包括多个碰撞检测器、用于控制变频器的控制器和多路选择器，其中多路选择器设置在多个变频器与控制器的多个控制路径之间，多个控制路径中的每一个控制路径由多路选择器控制接通或者断开，从而接通或者断开多个变频器中的每一个变频器与控制器之间的连接；并且多个碰撞检测器中的每个碰撞检测器分别设置在每个对应的泥浆泵上并且连接到多路选择器，每个碰撞检测器在对应的泥浆泵的活塞与容纳活塞的缸的底端碰撞时发出碰撞信号，碰撞信号被传输到多路选择器；其中，当多路选择器同时接收到多个碰撞信号时，多路选择器接通多个碰撞信号中的每个碰撞信号对应的泥浆泵的变频器与控制器之间的控制路径。

  8.以这样的方式，本实用新型实施例的用于多个泥浆泵的控制管理系统能够检测泥浆泵的活塞是否与缸的底端碰撞，并将检测信号发送给多路选择器以接通相应的控制路径，进而达到控制器控制相应变频器和泥浆泵的效果，进而实现本技术中避免多个泥浆泵同步、降低管道中压力峰值和使波动均匀的技术效果。

  10.以这样的方式，本实用新型实施例的多个泥浆泵可以包括2个或2个以上的数量，本实施例并不以此为限。

  11.根据本实用新型的示例性实施例，多个泥浆泵中的第一泥浆泵为主泥浆泵，其余泥浆泵分别为第一从泥浆泵、第二从泥浆泵。

  12.以这样的方式，本实用新型实施例通过在多个泥浆泵中按优先级设置主从关系，从而明确了在控制泥浆泵时以主泥浆泵为参照物，调节从泥浆泵的速度，通过将其余泥浆泵作为从动设备跟随主泥浆泵运行，保证各泥浆泵的工作速度相同。此外，在主泥浆泵发生故障时，第一从泥浆泵顺次代替先前的主泥浆泵。

  13.根据本实用新型的示例性实施例，主泥浆泵的速度保持不变，主泥浆泵的速度等于第一从泥浆泵的第一从速度和第二从泥浆泵的第二从速度，主泥浆泵的活塞位置和第一从泥浆泵的活塞位置间隔的距离等于第一从泥浆泵的活塞位置和第二从泥浆泵的活塞位置间隔的距离。

  14.以这样的方式，在本实用新型实施例中主泥浆泵和各个从泥浆泵的速度相同，并且主泥浆泵和各个从泥浆泵的活塞的位置根据预定位置设置，从而防止同步现象并保证了各个泥浆泵的活塞均匀依次运动。

  15.根据本实用新型的示例性实施例，第一从泥浆泵、第二从泥浆泵和主泥浆泵的活塞的位置均匀错开。

  16.以这样的方式，本实用新型实施例使得多个泥浆泵的活塞的位置均匀错开。

  17.根据本实用新型的示例性实施例，碰撞检测器包括吸附于活塞上的磁吸式传感器。

  18.根据本实用新型的示例性实施例，控制器向不同的变频器传输的用于控制变频器的控制指令不同。

  19.以这样的方式，本实用新型实施例的控制器对于多个泥浆泵的控制是不相同的，从而避免多个泥浆泵的活塞同步。

  20.根据本实用新型的示例性实施例，多个不同的控制指令包括泥浆泵加速指令、泥浆泵减速指令和泥浆泵速度保持指令。

  21.以这样的方式，本实用新型实施例的多个控制指令不同，从而控制器有区别地控制多个泥浆泵。

  22.在本实用新型的实施例中，提供了用于多个泥浆泵的控制管理系统，其可以通过碰撞检测器检测碰撞信号并将该信号传输给多路选择器从而接通控制器和控制泥浆泵的变频器之间的控制路径的技术方案，以至少解决多个泥浆泵的活塞彼此同步的技术问题，实现了降低管道中压力峰值和使波动均匀以保护管道和相关设备的技术效果。

  23.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

  24.图1是示出根据本实用新型实施例的用于多个泥浆泵的控制管理系统的示意图；

  25.图2是示出根据本实用新型实施例的多个泥浆泵彼此不同步并且均匀依次运动时的管道中压力峰值的示意图；

  34.以下，将参考附图详细描述本实用新型的实施例，以便本领域的技术人员容易实施本实用新型的实施例。然而，本实用新型可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所述的实施例。在附图中，为了清楚起见，将省略与本实用新型的描述无关的部分。相似的参考数字在整个描述中指相似的元件。此外，在提供参考附图的描述时，尽管元件以相同的数字表示，但涉及元件的参考数字能改变，并且仅为了描述的方便而描述参考数字，不应理解为元件的概念、特征、功能或效果受到参考数字的限制。

  35.根据实用新型实施例的一个方面，提供了一种用于多个泥浆泵10的控制管理系统1，每个泥浆泵10的运行由多个变频器20中的一个变频器控制，其特征是，控制管理系统1包括多个碰撞检测器30、用于控制变频器20的控制器40和多路选择器50，其中：多路选择器50设置在多个变频器20与控制器40的多个控制路径之间，多个控制路径中的每一个控制路径由多路选择器50控制接通或者断开，从而接通或者断开多个变频器20中的每一个变频器与控制器40之间的连接；并且多个碰撞检测器30中的每个碰撞检测器分别设置在每个对应的泥浆泵10上并且连接到多路选择器50，每个碰撞检测器30在对应的泥浆泵10的活塞与容纳活塞的缸的底端碰撞时发出碰撞信号100，碰撞信号100被传输到多路选择器50；其中，当多路选择器50同时接收到多个碰撞信号100时，多路选择器50接通多个碰撞信号100中的每个碰撞信号对应的泥浆泵10的变频器20与控制器40之间的控制路径。

  37.根据本实用新型的一个方面，多个泥浆泵10中的第一泥浆泵为主泥浆泵，其余泥浆泵分别为第一从泥浆泵、第二从泥浆泵。

  38.根据本实用新型的一个方面，主泥浆泵的速度保持不变，主泥浆泵的速度等于第一从泥浆泵的第一从速度和第二从泥浆泵的第二从速度，并且主泥浆泵的活塞位置和第一从泥浆泵的活塞位置间隔的距离等于第一从泥浆泵的活塞位置和第二从泥浆泵的活塞位置间隔的距离。

  39.根据本实用新型的一个方面，第一从泥浆泵、第二从泥浆泵和主泥浆泵的活塞的位置均匀错开。

  40.根据本实用新型的一个方面，碰撞检测器为吸附于活塞上的磁吸式传感器。

  41.根据本实用新型的一个方面，控制器40向不同的变频器20传输的用于控制变频器

  42.根据本实用新型的一个方面，多个不同的控制指令包括泥浆泵加速指令、泥浆泵减速指令和泥浆泵速度保持指令。

  43.图1是示出根据本实用新型实施例的用于多个泥浆泵的控制管理系统的示意图。

  44.在钻探领域，泥浆泵10是进行钻探任务的重要部件之一。泥浆泵10通过向钻头输送聚合物冲洗液并将钻头处的岩屑等传输到地表，发挥着重要的作用。具体地，如图1所示，控制管理系统1包括控制器40、多路选择器50、变频器20、泥浆泵10以及碰撞检测器30。

  45.控制器40可以以可编程逻辑控制器plc或者工控机ipc的形式实现，并能以有线或无线通信的形式经过控制路径连接到变频器20。

  46.多路选择器50连接在控制器40和变频器20之间的控制路径上，以接通或断开控制路径，从而使得控制器40和变频器20之间的连接接通或断开。此外，多路选择器50也可设为在控制器40内部以接通或断开与变频器20的连接，多路选择器50的设置位置不以此为限。

  47.变频器20与泥浆泵10电连接，用于控制泥浆泵10的运行，诸如开启、停止、加速、减速和保持等。

  48.在一些比较恶劣的钻探环境中，比如高原等，需要同时运行多个泥浆泵以将处于地表以下较深处的泥浆运送到地表，例如，在一些实施例中，同时运行3个泥浆泵，泥浆泵可以是活塞式或柱塞式，本实用新型并不依次为限，可以同时运行4个泥浆泵。在3个泥浆泵同时运行的情况下，多个泥浆泵的活塞会在某些时段处于同步状态。具体地，工作人员在没考虑泥浆泵活塞同步的情况下，结合实际使用开启或关闭泥浆泵，例如，在一个泥浆泵的运行不足以满足使用需求的情况下，工作人员将不定期开启第二泥浆泵或第三泥浆泵，以及在出现多个泥浆泵同步的情况下，工作人员随机关停其中一个泥浆泵，即使变频器在泥浆泵启动时能够保证各个泥浆泵的速度相同，但很难保证所有泥浆泵的活塞是均匀按次序运动的。上面讲述的情况都可能使得多个泥浆泵的活塞出现同步进而时管道压力峰值过大以及管道压力波动不均匀。

  49.针对这样的一种情况，本实用新型的实施例将碰撞检测器30安装于泥浆泵10上，例如每个泥浆泵安装一个碰撞检测器30，例如将碰撞检测器30安装于泥浆泵10的活塞上。碰撞检测器30的安装的地方不限于此。例如，碰撞检测器30为吸附于活塞上的磁吸式传感器。

  50.例如在泥浆泵10的活塞与容纳活塞的缸的底端碰撞时，碰撞检测器30发出碰撞信号100，并将该碰撞信号100传输到与之通信连接的多路选择器50。此外，该碰撞检测器30可以检测与其他位置的碰撞信号，本实用新型不限于与容纳活塞的缸的底端的碰撞。

  51.多路选择器50在接收到该碰撞信号100后接通与该碰撞信号100对应的控制路径，即使得位于该控制路径两端的控制器40和变频器20的连接接通，此时能更加进一步实现对对应泥浆泵的控制。

  52.例如，当多路选择器50接收到3个该碰撞信号100时，即存在三个泥浆泵10的活塞同时碰撞缸的底端，此时，管道中的压力峰值为预定值的3倍，而且与先前活塞未同步的情况相比，管道压力波动不均匀，管道和相关设备(例如钻头等)被损坏的风险大幅度提升。此外，多路选择器50使对应的3条控制路径接通，从而控制器40与3个泥浆泵的3个变频器接通，进而控制该3个泥浆泵。

  53.此外，该3个泥浆泵中的第一泥浆泵为主泥浆泵，其余泥浆泵为第一从泥浆泵和第二从泥浆泵。以此方式，第一从泥浆泵和第二从泥浆泵以主泥浆泵为参照，当同时出现3个碰撞信号100时，需要对每个泥浆泵进行针对性控制。本技术方案通过图1所示的多路选择器50连接在控制器40和变频器20之间的控制路径上的方式实现通过多路选择器50将变频器20与控制器40选择性地连接的效果，从而对变频器20单独控制。基于本技术方案的电路连接结构，对变频器20单独控制的方式能根据实际需要进行选择和设置。在一种示例性的实施方式中，控制器40首先对第一从泥浆泵和第二从泥浆泵的变频器进行调节，具体地，主泥浆泵的速度保持不变，变频器分别调节第一从泥浆泵和第二从泥浆泵，使得主泥浆泵的速度等于第一从泥浆泵的第一从速度和第二从泥浆泵的第二从速度，并且主泥浆泵的活塞位置和第一从泥浆泵的活塞位置间隔的距离等于第一从泥浆泵的活塞位置和第二从泥浆泵的活塞位置间隔的距离。此外，当主泥浆泵在运行中发生故障而停机时，工作人员将第一从泥浆泵作为当前的主泥浆泵以保证系统正常运行。

  54.这样，第一从泥浆泵、第二从泥浆泵和主泥浆泵的活塞的位置错开，优选地，均匀错开，从而避免3个泥浆泵的活塞同步运行，避免管道中出现过大的压力峰值。

  55.具体地，图2示出根据本实用新型实施例的多个泥浆泵彼此不同步时的管道中压力峰值的示意图。图2的横坐标表示时间t，纵坐标表示压力p。具体地，当由三种不同线彼此不同步并均匀错开时，管道中的压力峰值在预定范围内。

  56.此外，当控制器40与3个泥浆泵10的3个变频器20接通后，控制器40向3个变频器20传输的用于控制变频器20的控制指令不同，例如，控制指令包括泥浆泵加速指令、泥浆泵减速指令和泥浆泵速度保持指令。以此方式，3个泥浆泵10的活塞位置被均匀错开。

  57.在本实用新型的实施例中，提供了用于多个泥浆泵的控制管理系统，其可以通过碰撞检测器检测碰撞信号并将该信号传输给多路选择器从而接通控制器和控制泥浆泵的变频器之间的控制路径的技术方案，以至少解决多个泥浆泵的活塞彼此同步的技术问题，实现了降低管道中压力峰值、均匀管道压力的波动以保护管道和相关设备的技术效果。

  58.在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

  59.在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。

  60.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还能做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。