卧螺式离心机智能控制装置及方法pdf

  本发明公开了一种卧螺式离心机的智能控制装置及方法，卧螺式离心机的智能控制装置包含:数据采集系统，数据采集系统用于采集进入卧螺式离心机进浆管内钻井液的密度、粘度和流量信息，及采集卧螺式离心机的差转速和过载信息；数据处理系统，数据处理系统与数据采集系统信号连接，用于接收并处理数据采集系统传递的各数据信号；执行控制管理系统，执行控制管理系统与数据处理系统信号连接，用于根据接收到的述数据处理系统的控制指令信号，控制进入卧螺式离心机的钻井液流量，并根据不同钻井液性能调节卧螺式离心机的差转速及控制卧螺式离心机在过载

  (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114308416 A (43)申请公布日 2022.04.12 (21)申请号 7.6 (22)申请日 2020.09.29 (71)申请人 中石化石油工程技术服务有限公司 地址 100028 北京市朝阳区惠新东街甲6号 第12层 申请人 中石化中原石油工程有限公司 中石化中原石油工程有限公司钻井 工程技术研究院 (72)发明人 聂军张子贤王维刚于文红 胡建均包秋民 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 韩静粉 (51)Int.Cl. B04B 13/00 (2006.01) 权利要求书4页 说明书9页 附图2页 (54)发明名称 卧螺式离心机智能控制装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种卧螺式离心机的智能控 制装置及方法，卧螺式离心机的智能控制装置包 括:数据采集系统，数据采集系统用于采集进入 卧螺式离心机进浆管内钻井液的密度、粘度和流 量信息，及采集卧螺式离心机的差转速和过载信 息；数据处理系统，数据处理系统与数据采集系 统信号连接，用于接收并处理数据采集系统传递 的各数据信号；执行控制系统，执行控制系统与 数据处理系统信号连接，用于根据接收到的述数 据处理系统的控制指令信号，控制进入卧螺式离 心机的钻井液流量，并根据不同钻井液性能调节 卧螺式离心机的差转速及控制卧螺式离心机在 A 过载时停止运行，提高了卧螺式离心机的工作效 6 率，且降低了离心机过载导致转鼓堵塞的概率。 1 4 8 0 3 4 1 1 N C CN 114308416 A 权利要求书 1/4页 1.一种卧螺式离心机的智能控制装置，其特征在于，包括: 数据采集系统，所述数据采集系统用于采集进入卧螺式离心机进浆管内钻井液的密 度、粘度和流量信息，及采集所述卧螺式离心机的差转速和过载信息； 数据处理系统，所述数据处理系统与所述数据采集系统信号连接，用于接收并处理所 述数据采集系统传递的各数据信号； 执行控制系统，所述执行控制系统与所述数据处理系统信号连接，用于根据接收到的 所述述数据处理系统的控制指令信号，控制进入所述卧螺式离心机的钻井液流量，并调节 所述卧螺式离心机的差转速及控制所述卧螺式离心机在过载时停止运行。 2.根据权利要求1所述的卧螺式离心机的智能控制装置，其特征在于，所述数据采集系 统包括密度计、粘度计、流量计、转速计和过载信息采集器； 所述密度计、粘度计和流量计分别安装在所述卧螺式离心机的进浆管上，分别用于采 集所述钻井液的密度、粘度和流量； 所述转速计安装在所述卧螺式离心机的差速器外侧，用于测量所述卧螺式离心机的差 转速； 所述过载信息采集器用于采集所述卧螺式离心机用于判断是否过载的参数信息。 3.根据权利要求2所述的卧螺式离心机的智能控制装置，其特征在于，当所述卧螺式离 心机采用电机驱动时，所述过载信息采集器为电流计，所述电流计用于采集副电机的电流， 所述副电机用于驱动所述卧螺式离心机输入转速； 当所述卧螺式离心机采用液压驱动时，所述过载信息采集器为压力计，所述压力计安 装在所述卧螺式离心机的液压泵出口管线上，用于采集所述卧螺式离心机工作时的液压油 压力。 4.根据权利要求3所述的卧螺式离心机的智能控制装置，其特征在于，当所述卧螺式离 心机采用电机驱动时，所述执行控制系统包括变频器和电控阀，当所述卧螺式离心机采用 液压驱动时，所述执行控制系统包括变频器、电控阀和电控变量泵； 当所述卧螺式离心机采用电机驱动时，所述变频器包括主机变频器、副机变频器和进 浆变频器，当所述卧螺式离心机采用液压驱动时，所述变频器包括主机变频器和进浆变频 器； 所述主机变频器用于控制所述卧螺式离心机的主电机转速，所述主电机与所述卧螺式 离心机的转鼓传动连接； 所述副机变频器用于控制所述卧螺式离心机的副电机转速； 所述进浆变频器用于控制进浆泵电机的转速； 所述电控变量泵与所述副电机传动连接，能够自动调节泵流量，改变所述卧螺式离心 机的差转速； 所述电控阀包括进浆阀、溢流阀、清洗阀和回流阀； 所述进浆阀安装在所述卧螺式离心机的进浆管上，用于控制所述进浆管的通断及流量 调节； 所述溢流阀安装在所述卧螺式离心机的溢流管上，用于控制所述溢流管的通断； 所述清洗阀安装在所述卧螺式离心机的第一分支管汇上，所述第一分支管汇与所述进 浆管导通连接，用于清洗所述卧螺式离心机的转鼓时，清洗液的通断； 2 2 CN 114308416 A 权利要求书 2/4页 所述回流阀安装在所述卧螺式离心机的第二分支管汇上，所述第二分支管汇与所述溢 流管导通连接，用于清洗所述转鼓时，清洗液的回流。 5.根据权利要求1所述的卧螺式离心机的智能控制装置，其特征在于，所述数据处理系 统包括处理器、存储器和输入输出模块； 所述输入输出模块分别与所述处理器、所述数据采集系统及所述执行控制系统信号连 接，用于数据的传递转换； 所述处理器用于分析处理收到的数据，并发出指令； 所述存储器与所述处理器信号连接，用于存储程序和数据。 6.根据权利要求1-5中任意一项所述的卧螺式离心机的智能控制装置，其特征在于，还 包括交互显示系统； 所述交互显示系统与所述卧螺式离心机信号连接，能够显示所述卧螺式离心机的工作 参数和工作状态，且还能够输入各控制指令给所述卧螺式离心机。 7.根据权利要求6所述的卧螺式离心机的智能控制装置，其特征在于，所述交互显示系 统包括按键、显示屏、指示灯和报警器； 所述按键用于指令及数据的输入； 所述显示屏用于显示所述卧螺式离心机的工作参数和工作状态； 所述指示灯用于所述卧螺式离心机出现故障时，发出光报警； 所述报警器用于所述卧螺式离心机出现故障时，发出声音报警。 8.一种卧螺式离心机的智能控制方法，其特征在于，包括： 启动卧螺式离心机，并选择工作模式； 控制所述卧螺式离心机正常运行工作， 当所述卧螺式离心机处于除砂模式时，若所述卧螺式离心机的差转速低于设定的差转 速下限值，则控制供浆泵停机、主电机停机，若电流计测得的电流值或压力计测得的压力值 超过设定的额定上限值，则控制主机变频器降低转鼓转速，若所述转鼓转速低于转鼓转速 下限值，则控制进浆变频器降低进浆量，直至进浆量为0，若所述电流值或所述压力值仍超 过所述额定上限值，则控制所述供浆泵停机、所述主电机停机， 若所述电流值或所述压力值低于设定的额定下限值，则控制所述进浆变频器增加进浆 量，若达到设定的进浆量上限值，则控制所述主机变频器提高所述转鼓转速， 当所述卧螺式离心机处于高速模式时，若所述卧螺式离心机的差转速低于所述差转速 下限值，则控制所述供浆泵停机、所述主电机停机，若所述电流值或所述压力值超过所述额 定上限值，则控制所述进浆变频器降低进浆量，直至进浆量为0，若所述电流值或所述压力 值仍超过所述额定上限值，则所述供浆泵停机、所述主电机停机， 若所述电流值或所述压力值低于所述额定下限值，则控制所述主机变频器提高转鼓转 速，若所述转鼓转速已高于所述转鼓转速上限值，则控制所述进浆变频器提高进浆量， 当所述卧螺式离心机处于清洗模式时，若所述电流值或所述压力值超过所述额定上限 值，则所述供浆泵停机、所述主电机停机。 9.根据权利要求8所述的卧螺式离心机的智能控制方法，其特征在于，控制所述供浆泵 停机、所述主电机停机的同时，还控制显示屏提示故障，控制指示灯和报警器报警； 和/或 3 3 CN 114308416 A 权利要求书 3/4页 在所述除砂模式及所述高速模式下，若所述卧螺式离心机的各项工作参数预设时间内 未发生变化，则将当前钻井液参数下的所述卧螺式离心机工作参数存储至存储器，以备下 次调用； 和/或 控制所述供浆泵停机、所述主电机停机具体为： 在所述除砂模式及所述高速模式下，按下停机键，所述进浆电机停机，所述卧螺式离心 机空运转第一预设分钟，以排空所述转鼓内的残渣，关闭进浆阀和溢流阀，开启清洗阀和回 流阀，并启动清洗泵和回流泵，所述清洗泵与所述清洗阀导通连接，所述回流泵与所述回流 阀导通连接，清洗所述转鼓，循环清洗第二预设分钟后，调节所述差转速至最大转速、所述 转鼓转速降至预设转速值，再清洗第三预设分钟，然后关闭清洗泵和回流泵，若所述清洗泵 和所述回流泵启动第四预设分钟后，所述流量计未检测到清洗液流量，则提示故障，关闭所 述清洗泵和所述回流泵，所述主电机和所述副电机持续工作第五预设分钟，关闭所述主电 机，待所述转鼓完全停止运转后，再关闭所述副电机， 在所述清洗模式下，按下所述停机键，关闭所述清洗泵和所述回流泵，再关闭所述主电 机，待所述转鼓完全停止运转后，关闭所述副电机； 启动所述卧螺式离心机具体包括： 打开总电源，智能控制装置受电后，自检，提示选择工作模式, 选定模式后，所述处理器访问所述存储器，并获取所述卧螺式离心机的初始运行参数, 按下启动键，所述副机变频器直接驱动副电机运转，或者，所述副电机直接驱动电控变 量泵工作, 副电机工作正常后，控制所述主机变频器自动驱动所述主电机运转, 在所述除砂模式及所述高速模式下，所述主电机完全启动后，关闭所述清洗阀和所述 回流阀，开启所述进浆阀和所述溢流阀，所述进浆变频器自动驱动所述供浆泵运行，为卧螺 式离心机供浆，粘度计和密度计采集当前钻井液的粘度和密度值，所述处理器再次访问所 述存储器，获取当前钻井液参数下的卧螺式离心机最佳运行参数，驱动卧螺式离心机开始 正常工作， 在清洗模式下，所述主电机完全启动后，关闭所述进浆阀和所述溢流阀，开启所述清洗 阀和所述回流阀，并启动所述清洗泵和所述回流泵，清洗所述转鼓。 10.根据权利要求9所述的卧螺式离心机的智能控制方法，其特征在于，所述预设时间 是指30min； 所述差转速下限值是指该离心机最大差转速的40％～50％； 所述额定上限值对应所述电流值时是指所述副电机的额定电流值，所述额定上限值对 应所述压力值时是指液压系统额定工作压力的90％； 所述转鼓转速下限值是指当前工作模式下所述转鼓额定转速的50％～60％； 所述额定下限值所述电流值时是指所述副电机额定电流的50％，所述额定上限值对应 所述压力值时是指所述液压系统额定工作压力的50％； 所述进浆量上限值是指当前工作模式下所述卧螺式离心机的额定处理量； 所述第一预设分钟是指3min； 所述第二预设分钟是指5min； 4 4 CN 114308416 A 权利要求书 4/4页 所述预设转速值是指500r/min； 所述第三预设分钟是指5min； 所述第四预设分钟是指1min； 所述第五预设分钟是指30min。 5 5 CN 114308416 A 说明书 1/9页 卧螺式离心机智能控制装置及方法 技术领域 [0001] 本发明属于自动化控制技术领域，涉及钻井液固相控制设备，尤其涉及一种卧螺 式离心机的智能控制装置及方法。 背景技术 [0002] 钻井液是石油钻井过程中必需的一种循环流体，主要用于将井底钻头钻出的岩屑 携带至地面，由钻井液固相控制设备净化后，循环使用。 [0003] 不同的钻井深度，所需的钻井液性能差别很大。上部地层，钻井液的密度低、粘度 小、含砂量大，下部地层则相反。钻井液性能的巨大差异，给钻井液固相控制设备的净化带 来很大挑战，特别是对离心机而言，尤为严重。 [0004] 目前，钻井液固相控制中使用的离心机全部为卧螺式离心机，其技术参数固定，无 法针对不同的钻井液性能进行调节，一方面，离心机的工作效率低，造成浪费；另一方面，离 心机过载，致使转鼓堵塞，螺旋卡死，损坏维修，影响钻井施工的正常进行。 [0005] 因此，如何提高卧螺式离心机的工作效率及降低离心机过载导致转鼓堵塞的概率 是本领域技术人员亟待解决的技术问题。 发明内容 [0006] 有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种卧螺式离心机的智能控制装置，能够 提高卧螺式离心机的工作效率及降低离心机过载导致转鼓堵塞的概率。 [0007] 本发明的第二个目的是提供一种卧螺式离心机的智能控制方法。 [0008] 为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案： [0009] 一种卧螺式离心机的智能控制装置，包括: [0010] 数据采集系统，所述数据采集系统用于采集进入卧螺式离心机进浆管内钻井液的 密度、粘度和流量信息，及采集所述卧螺式离心机的差转速和过载信息； [0011] 数据处理系统，所述数据处理系统与所述数据采集系统信号连接，用于接收并处 理所述数据采集系统传递的各数据信号； [0012] 执行控制系统，所述执行控制系统与所述数据处理系统信号连接，用于根据接收 到的所述述数据处理系统的控制指令信号，控制进入所述卧螺式离心机的钻井液流量，并 调节所述卧螺式离心机的差转速及控制所述卧螺式离心机在过载时停止运行。 [0013] 在一个具体实施方案中，所述数据采集系统包括密度计、粘度计、流量计、转速计 和过载信息采集器； [0014] 所述密度计、粘度计和流量计分别安装在所述卧螺式离心机的进浆管上，分别用 于采集所述钻井液的密度、粘度和流量； [0015] 所述转速计安装在所述卧螺式离心机的差速器外侧，用于测量所述卧螺式离心机 的差转速； [0016] 所述过载信息采集器用于采集所述卧螺式离心机用于判断是否过载的参数信息。 6 6 CN 114308416 A 说明书 2/9页 [0017] 在另一个具体实施方案中，当所述卧螺式离心机采用电机驱动时，所述过载信息 采集器为电流计，所述电流计用于采集副电机的电流，所述副电机用于驱动所述卧螺式离 心机的输入转速； [0018] 当所述卧螺式离心机采用液压驱动时，所述过载信息采集器为压力计，所述压力 计安装在所述卧螺式离心机的液压泵出口管线上，用于采集所述卧螺式离心机工作时的液 压油压力。 [0019] 在另一个具体实施方案中，当所述卧螺式离心机采用电机驱动时，所述执行控制 系统包括变频器和电控阀，当所述卧螺式离心机采用液压驱动时，所述执行控制系统包括 变频器、电控阀和电控变量泵； [0020] 当所述卧螺式离心机采用电机驱动时，所述变频器包括主机变频器、副机变频器 和进浆变频器，当所述卧螺式离心机采用液压驱动时，所述变频器包括主机变频器和进浆 变频器； [0021] 所述主机变频器用于控制所述卧螺式离心机的主电机转速，所述主电机与所述卧 螺式离心机的转鼓传动连接； [0022] 所述副机变频器用于控制所述卧螺式离心机的副电机转速； [0023] 所述进浆变频器用于控制进浆泵电机的转速； [0024] 所述电控变量泵与所述副电机传动连接，能够自动调节泵流量，改变所述卧螺式 离心机的差转速； [0025] 所述电控阀包括进浆阀、溢流阀、清洗阀和回流阀； [0026] 所述进浆阀安装在所述卧螺式离心机的进浆管上，用于控制所述进浆管的通断及 流量调节； [0027] 所述溢流阀安装在所述卧螺式离心机的溢流管上，用于控制所述溢流管的通断； [0028] 所述清洗阀安装在所述卧螺式离心机的第一分支管汇上，所述第一分支管汇与所 述进浆管导通连接，用于清洗所述卧螺式离心机的转鼓时，清洗液的通断； [0029] 所述回流阀安装在所述卧螺式离心机的第二分支管汇上，所述第二分支管汇与所 述溢流管导通连接，用于清洗所述转鼓时，清洗液的回流。 [0030] 在另一个具体实施方案中，所述数据处理系统包括处理器、存储器和输入输出模 块； [0031] 所述输入输出模块分别与所述处理器、所述数据采集系统及所述执行控制系统信 号连接，用于数据的传递转换； [0032] 所述处理器用于分析处理收到的数据，并发出指令； [0033] 所述存储器与所述处理器信号连接，用于存储程序和数据。 [0034] 在另一个具体实施方案中，所述的卧螺式离心机的智能控制装置还包括交互显示 系统； [0035] 所述交互显示系统与所述卧螺式离心机信号连接，能够显示所述卧螺式离心机的 工作参数和工作状态，且还能够输入各控制指令给所述卧螺式离心机。 [0036] 在另一个具体实施方案中，所述交互显示系统包括按键、显示屏、指示灯和报警 器； [0037] 所述按键用于指令及数据的输入； 7 7 CN 114308416 A 说明书 3/9页 [0038] 所述显示屏用于显示所述卧螺式离心机的工作参数和工作状态； [0039] 所述指示灯用于所述卧螺式离心机出现故障时，发出光报警； [0040] 所述报警器用于所述卧螺式离心机出现故障时，发出声音报警。 [0041] 根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方 案也在本发明范围内，是本发明具体实施方式的一部分。 [0042] 不限于任何理论，从以上公开内容可以看出，本发明公开的卧螺式离心机的智能 控制装置，使用时，数据采集系统采集进入卧螺式离心机进浆管内钻井液的密度、粘度和流 量信息，及采集卧螺式离心机的差转速和过载信息，并将采集到的这些信息传递给数据处 理系统进行数据处理，并将控制指令传递给执行控制系统，执行控制系统控制进入卧螺式 离心机的钻井液流量，并调节卧螺式离心机的差转速及控制卧螺式离心机在过载时停止运 行。本发明能够根据不同钻井液性能进行调节，提高卧螺式离心机的工作效率，且能够在卧 螺式离心机在过载时停止运行，降低了离心机过载导致转鼓堵塞的概率。 [0043] 为了实现上述第二个目的，本发明提供了如下方案： [0044] 一种卧螺式离心机的智能控制方法，包括： [0045] 启动卧螺式离心机，并选择工作模式； [0046] 控制所述卧螺式离心机正常运行工作， [0047] 当所述卧螺式离心机处于除砂模式时，若所述卧螺式离心机的差转速低于设定的 差转速下限值，则控制供浆泵停机、主电机停机，若电流计测得的电流值或压力计测得的压 力值超过设定的额定上限值，则控制主机变频器降低转鼓转速，若所述转鼓转速低于转鼓 转速下限值，则控制进浆变频器降低进浆量，直至进浆量为0，若所述电流值或所述压力值 仍超过所述额定上限值，则控制所述供浆泵停机、所述主电机停机， [0048] 若所述电流值或所述压力值低于设定的额定下限值，则控制所述进浆变频器增加 进浆量，若达到设定的进浆量上限值，则控制所述主机变频器提高所述转鼓转速， [0049] 当所述卧螺式离心机处于高速模式时，若所述卧螺式离心机的差转速低于所述差 转速下限值，则控制所述供浆泵停机、所述主电机停机，若所述电流值或所述压力值超过所 述额定上限值，则控制所述进浆变频器降低进浆量，直至进浆量为0，若所述电流值或所述 压力值仍超过所述额定上限值，则所述供浆泵停机、所述主电机停机， [0050] 若所述电流值或所述压力值低于所述额定下限值，则控制所述主机变频器提高转 鼓转速，若所述转鼓转速已高于所述转鼓转速上限值，则控制所述进浆变频器提高进浆量， [0051] 当所述卧螺式离心机处于清洗模式时，若所述电流值或所述压力值超过所述额定 上限值，则所述供浆泵停机、所述主电机停机。 [0052] 在另一个具体实施方案中，控制所述供浆泵停机、所述主电机停机的同时，还控制 显示屏提示故障，控制指示灯和报警器报警； [0053] 和/或 [0054] 在所述除砂模式及所述高速模式下，若所述卧螺式离心机的各项工作参数预设时 间内未发生变化，则将当前钻井液参数下的所述卧螺式离心机工作参数存储至存储器，以 备下次调用； [0055] 和/或 [0056] 控制所述供浆泵停机、所述主电机停机具体为： 8 8 CN 114308416 A 说明书 4/9页 [0057] 在所述除砂模式及所述高速模式下，按下停机键，所述进浆电机停机，所述卧螺式 离心机空运转第一预设分钟，以排空所述转鼓内的残渣，关闭进浆阀和溢流阀，开启清洗阀 和回流阀，并启动清洗泵和回流泵，所述清洗泵与所述清洗阀导通连接，所述回流泵与所述 回流阀导通连接，清洗所述转鼓，循环清洗第二预设分钟后，调节所述差转速至最大转速、 所述转鼓转速降至预设转速值，再清洗第三预设分钟，然后关闭清洗泵和回流泵，若所述清 洗泵和所述回流泵启动第四预设分钟后，所述流量计未检测到清洗液流量，则提示故障，关 闭所述清洗泵和所述回流泵，所述主电机和所述副电机持续工作第五预设分钟，关闭所述 主电机，待所述转鼓完全停止运转后，再关闭所述副电机， [0058] 在所述清洗模式下，按下所述停机键，关闭所述清洗泵和所述回流泵，再关闭所述 主电机，待所述转鼓完全停止运转后，关闭所述副电机； [0059] 启动所述卧螺式离心机具体包括： [0060] 打开总电源，智能控制装置受电后，自检，提示选择工作模式； [0061] 选定模式后，所述处理器访问所述存储器，并获取所述卧螺式离心机的初始运行 参数； [0062] 按下启动键，所述副机变频器直接驱动副电机运转，或者，所述副电机直接驱动电 控变量泵工作； [0063] 副电机工作正常后，控制所述主机变频器自动驱动所述主电机运转； [0064] 在所述除砂模式及所述高速模式下，所述主电机完全启动后，关闭所述清洗阀和 所述回流阀，开启所述进浆阀和所述溢流阀，所述进浆变频器自动驱动所述供浆泵运行，为 卧螺式离心机供浆，粘度计和密度计采集当前钻井液的粘度和密度值，所述处理器再次访 问所述存储器，获取当前钻井液参数下的卧螺式离心机最佳运行参数，驱动卧螺式离心机 开始正常工作， [0065] 在清洗模式下，所述主电机完全启动后，关闭所述进浆阀和所述溢流阀，开启所述 清洗阀和所述回流阀，并启动所述清洗泵和所述回流泵，清洗所述转鼓。 [0066] 在另一个具体实施方案中，所述预设时间是指30min； [0067] 所述差转速下限值是指该离心机最大差转速的40％～50％； [0068] 所述额定上限值对应所述电流值时是指所述副电机的额定电流值，所述额定上限 值对应所述压力值时是指液压系统额定工作压力的90％； [0069] 所述转鼓转速下限值是指当前工作模式下所述转鼓额定转速的50％～60％； [0070] 所述额定下限值所述电流值时是指所述副电机额定电流的50％，所述额定上限值 对应所述压力值时是指所述液压系统额定工作压力的50％； [0071] 所述进浆量上限值是指当前工作模式下所述卧螺式离心机的额定处理量； [0072] 所述第一预设分钟是指3min； [0073] 所述第二预设分钟是指5min； [0074] 所述预设转速值是指500r/min； [0075] 所述第三预设分钟是指5min； [0076] 所述第四预设分钟是指1min； [0077] 所述第五预设分钟是指30min。 [0078] 根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方 9 9 CN 114308416 A 说明书 5/9页 案也在本发明范围内，是本发明具体实施方式的一部分。 附图说明 [0079] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，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的附图。 [0080] 图1为本发明提供的卧螺式离心机的智能控制装置在电机驱动卧螺式离心机时的 结构示意图； [0081] 图2为本发明提供的卧螺式离心机的智能控制装置在液压驱动卧螺式离心机时的 结构示意图。 [0082] 其中，图1-2中： [0083] 1流量计；2密度计；3粘度计；4清洗阀；5进浆阀；6进浆变频器；7主机变频器；8控制 箱；9存储器；10处理器；11输入输出模块；12显示屏；13按键；14指示灯；15报警器；16副机变 频器；17溢流阀；18回流阀；19转速计；20电流计；21压力计；22电控变量泵；23主电机；24副 电机；25进浆电机；26清洗电机；27回流电机；28卧螺式离心机；29电源；30差速器。 具体实施方式 [0084] 下面将结合本发明实施例中的附图1-2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述。本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。 提供以下具体实施方式的目的是便于对本发明公开内容更清楚透彻的理解，其中下方等指 示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。 [0085] 可以理解，这里所用的术语仅是为了描述特定实施例，并非要限制本发明。在这里 使用时，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”和“”也旨在包括复数形式。进一步 地，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”表明特征、整体、步骤、元件和/或组件 的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、元件、组件和/或其组合的存在或增加。 说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然描述乃以说明本发明的一般原则为目 的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。 [0086] 如图1-2所示，本发明公开了一种卧螺式离心机的智能控制装置，其中，卧螺式离 心机的智能控制装置包含数据采集系统、数据处理系统和执行控制管理系统。 [0087] 数据采集系统用于采集进入卧螺式离心机28进浆管内钻井液的密度、粘度和流量 信息，及采集卧螺式离心机28的差转速和过载信息。 [0088] 数据采集系统的结构不限，只要满足能够采集到上述信息的结构均属于本发明的 保护范围。 [0089] 数据处理系统与数据采集系统信号连接，用于接收并处理数据采集系统传递的各 数据信号。 [0090] 数据处理系统根据数据采集系统输送的信号，进行分析处理，并给执行控制管理系统 传递控制指令信号。 [0091] 执行控制管理系统与数据处理系统信号连接，用于根据接收到的述数据处理系统的控 10 10 CN 114308416 A 说明书 6/9页 制指令信号，控制进入卧螺式离心机28的钻井液流量，并调节卧螺式离心机28的差转速及 控制卧螺式离心机28在过载时停止运行。 [0092] 本发明公开的卧螺式离心机的智能控制装置，使用时，数据采集系统采集进入卧 螺式离心机28进浆管内钻井液的密度、粘度和流量信息，及采集卧螺式离心机28的差转速 和过载信息，并将采集到的这些信息传递给数据处理系统进行数据处理，并将控制指令传 递给执行控制管理系统，执行控制系统控制进入卧螺式离心机28的钻井液流量，并调节卧螺式 离心机28的差转速及控制卧螺式离心机28在过载时停止运行。本发明能够根据不同钻井液 性能进行调节，提高卧螺式离心机28的工作效率，且能够在卧螺式离心机28在过载时停止 运行，降低了离心机过载导致转鼓堵塞的概率。 [0093] 在一些实施例中，本发明具体公开了数据采集系统包括密度计2、粘度计3、流量计 1、转速计19和过载信息采集器。 [0094] 其中，密度计2、粘度计3和流量计1分别安装在卧螺式离心机28的进浆管上，分别 用于采集钻井液的密度、粘度和流量。具体地，密度计2、粘度计3和流量计1依次串联设置， 需要说明的是，不限于上述连接方式，也不限于上述排布顺序，可以根据需要自行进行调 整。 [0095] 转速计19安装在卧螺式离心机28的差速器30外侧，用于测量卧螺式离心机28的差 转速。 [0096] 过载信息采集器用于采集卧螺式离心机28用于判断是否过载的参数信息。 [0097] 进一步地，本发明具体公开了当卧螺式离心机28采用电机驱动时，过载信息采集 器为电流计20，对应地，差速器30为行星差速器，如图1所示。差转速值由转鼓转速、差速器 30输入转速以及差速器30传动比确定。电流计20用于采集副电机24的电流，副电机24用于 驱动卧螺式离心机28的输入转速。具体地，电流计20安装在控制箱8内。 [0098] 当卧螺式离心机28采取了液压驱动时，过载信息采集器为压力计21，对应地，差速器 30为液压差速器，差转速即液压差速器30的转速。压力计21安装在卧螺式离心机28的液压 泵出口管线上，用于采集卧螺式离心机28工作时的液压油压力，如图2所示。 [0099] 更进一步地，本发明公开了当卧螺式离心机28采用电机驱动时，执行控制管理系统包 括变频器和电控阀，如图1所示。当卧螺式离心机28采取了液压驱动时，执行控制管理系统包括变 频器、电控阀和电控变量泵22，如图2所示。 [0100] 具体地，变频器安装在控制箱8内，用于控制各个电机的转速。当卧螺式离心机28 采用电机驱动时，变频器包括主机变频器7、副机变频器16和进浆变频器6，当卧螺式离心机 28采取了液压驱动时，变频器包括主机变频器7和进浆变频器6。主机变频器7用于控制卧螺式 离心机28的主电机23转速，主电机23与卧螺式离心机28的转鼓传动连接，进而控制转鼓的 转速。 [0101] 副机变频器16用于控制卧螺式离心机28的副电机24转速。当卧螺式离心机28采用 电机驱动时，副电机24直接驱动行星差速器30转动，用于控制副电机24的转速，进而控制行 星差速器的输入转速，与转鼓转速合成后，确定离心机的差转速；当卧螺式离心机28采用液 压驱动时，电控变量泵22与副电机24传动连接，能自动调节泵流量，改变卧螺式离心机28 的差转速。即通过控制电控变量泵22的流量，来控制液压差速器的转速，即卧螺式离心机28 差转速。 11 11 CN 114308416 A 说明书 7/9页 [0102] 进浆变频器6用于控制进浆泵电机的转速，进而控制进浆泵的排量，即卧螺式离心 机28的处理量。 [0103] 电控阀包括进浆阀5、溢流阀17、清洗阀4和回流阀18。进浆阀5为开关式或调节式 阀件，安装在卧螺式离心机28的进浆管上，用于控制进浆管的通断及流量调节。溢流阀17为 开关式阀件，安装在卧螺式离心机28的溢流管上，用于控制溢流管的通断。清洗阀4为开关 式阀件，安装在卧螺式离心机28的第一分支管汇上，第一分支管汇与进浆管导通连接，用于 清洗卧螺式离心机28的转鼓时，清洗液的通断。 [0104] 回流阀18为开关式阀件，安装在卧螺式离心机28的第二分支管汇上，第二分支管 汇与溢流管导通连接，用于清洗转鼓时，清洗液的回流。 [0105] 在一些实施例中，数据处理系统包括处理器10、存储器9和输入输出模块11。输入 输出模块11分别与处理器10、数据采集系统及执行控制管理系统信号连接，用于数据的传递转 换。 [0106] 处理器10为可编程控制器，可运行编制的程序，用于分析处理收到的数据，并发出 指令。 [0107] 存储器9与处理器10信号连接，用于存储程序和数据，以便于处理器10调用。 [0108] 在一些实施例中，卧螺式离心机的智能控制装置还包括交互显示系统，交互显示 系统位于控制箱8面板上，且与卧螺式离心机28信号连接，能够显示卧螺式离心机28的工作 参数和工作状态，且还能够输入各控制指令给卧螺式离心机28。 [0109] 进一步地，本发明具体公开了交互显示系统包括按键13、显示屏12、指示灯14和报 警器15。按键13用于指令及数据的输入，根据不同的功能，分为启动按键、停止按键、确定按 键、取消按键、紧急停机按键等。 [0110] 显示屏12用于显示卧螺式离心机28的工作参数和工作状态，采用触摸式液晶显示 屏12时，可用于数据或指令的输入。 [0111] 指示灯14用于卧螺式离心机28发生故障时，发出光报警。报警器15用于卧螺式离 心机28发生故障时，发出声音报警。 [0112] 本发明提供的卧螺式离心机28智能控制装置，能够根据钻井液特性和离心机工作 状态，自动调整离心机的运行参数，使离心机始终工作于最佳工作状态，提高了离心机的工 作效率，避免了因转鼓堵塞造成的设备损坏。 [0113] 本发明另一方面提供了一种卧螺式离心机的智能操控方法，基于上述实施例中的 卧螺式离心机的智能控制装置，包括以下步骤： [0114] 步骤S1：启动控制：启动卧螺式离心机28，并选择工作模式。 [0115] 具体地，工作模式包括除砂模式、高速模式和清洗模式。 [0116] 步骤S2：运行控制：控制卧螺式离心机28正常运行工作。 [0117] 在运行过程中，当卧螺式离心机28为电机驱动时，处理器10实时采集电流计20的 电流值，确定副电机24的负载状况，并按程序设定进行调整；当卧螺式离心机28为液压驱动 时，处理器10实时检测压力计21的压力值，并按程序设定进行调整。 [0118] 当卧螺式离心机28处于除砂模式时，若卧螺式离心机28的差转速低于设定的差转 速下限值，则控制供浆泵停机、主电机23停机，若电流计20测得的电流值或压力计21测得的 压力值超过设定的额定上限值，则控制主机变频器7降低转鼓转速，若转鼓转速低于转鼓转 12 12 CN 114308416 A 说明书 8/9页 速下限值，则控制进浆变频器6降低进浆量，直至进浆量为0，若电流值或压力值仍超过额定 上限值，则控制供浆泵停机、主电机23停机，防止转鼓堵塞。 [0119] 若电流值或压力值低于设定的额定下限值，则控制进浆变频器6增加进浆量，若达 到设定的进浆量上限值，则控制主机变频器7提高转鼓转速，以提高卧螺式离心机28的工作 效率。 [0120] 当卧螺式离心机28处于高速模式时，若卧螺式离心机28的差转速低于差转速下限 值，则控制供浆泵停机、主电机23停机，若电流值或压力值超过额定上限值，则控制进浆变 频器6降低进浆量，直至进浆量为0，若电流值或压力值仍超过额定上限值，则供浆泵停机、 主电机23停机，防止转鼓堵塞。 [0121] 若电流值或压力值低于额定下限值，则控制主机变频器7提高转鼓转速，若转鼓转 速已高于转鼓转速上限值，则控制进浆变频器6提高进浆量，以提高卧螺式离心机28的工作 效率。 [0122] 当卧螺式离心机28处于清洗模式时，若电流值或压力值超过额定上限值，则供浆 泵停机、主电机23停机，以防止转鼓堵塞。 [0123] 进一步地，本发明公开了控制供浆泵停机、主电机23停机的同时，还控制显示屏12 提示故障，控制指示灯14和报警器15报警，以便于操作者能够及时发现故障。 [0124] 进一步地，本发明公开了在除砂模式及高速模式下，若卧螺式离心机28的各项工 作参数预设时间内未发生明显的变化，则将当前钻井液参数下的卧螺式离心机28工作参数存储至 存储器9，以备下次调用。 [0125] 进一步地，本发明公开了控制供浆泵停机、主电机23停机具体为： [0126] 在除砂模式及高速模式下，按下停机键，进浆电机25停机，卧螺式离心机28空运转 第一预设分钟，以排空转鼓内的残渣；关闭进浆阀5和溢流阀17，开启清洗阀4和回流阀18， 并启动清洗泵和回流泵，清洗泵与清洗阀4导通连接，回流泵与回流阀18导通连接，清洗转 鼓；循环清洗第二预设分钟后，调节差转速至最大转速、转鼓转速降至预设转速值，再清洗 第三预设分钟，然后关闭清洗泵和回流泵；若清洗泵和回流泵启动第四预设分钟后，流量计 1未检测到清洗液流量，则提示故障，关闭清洗泵和回流泵，主电机23和副电机24持续工作 第五预设分钟；关闭主电机23，待转鼓完全停止运转后，再关闭副电机24；在清洗模式下，按 下停机键，关闭清洗泵和回流泵，再关闭主电机23，待转鼓完全停止运转后，关闭副电机24。 [0127] 本发明还公开了启动卧螺式离心机28具体包括：打开总电源，智能控制装置受电 后，自检，提示选择工作模式；选定模式后，处理器10访问存储器9，并获取卧螺式离心机28 的初始运行参数；按下启动键，当卧螺式离心机28为电机驱动时，副机变频器16直接驱动副 电机24运转，当卧螺式离心机28为液压驱动时，副电机24直接驱动电控变量泵22工作；副电 机24工作正常后，控制主机变频器7自动驱动主电机23运转；在除砂模式及高速模式下，主 电机23完全启动后，关闭清洗阀4和回流阀18，开启进浆阀5和溢流阀17，进浆变频器6自动 驱动供浆泵运行，为卧螺式离心机28供浆，粘度计3和密度计2采集当前钻井液的粘度和密 度值，处理器10再一次访问存储器9，获取当前钻井液参数下的卧螺式离心机28最佳运行参 数，驱动卧螺式离心机28开始正常工作；在清洗模式下，主电机23完全启动后，关闭进浆阀5 和溢流阀17，开启清洗阀4和回流阀18，并启动清洗泵和回流泵，清洗转鼓。 [0128] 具体地，本发明公开了预设时间是指30min；差转速下限值是指该离心机最大差转 13 13 CN 114308416 A 说明书 9/9页 速的40％～50％；额定上限值对应电流值时是指副电机24的额定电流值，额定上限值对应 压力值时是指液压系统额定工作所承受的压力的90％；转鼓转速下限值是指当前工作模式下转鼓额 定转速的50％～60％；额定下限值电流值时是指副电机24额定电流的50％，额定上限值对 应压力值时是指液压系统额定工作所承受的压力的50％；进浆量上限值是指当前工作模式下卧螺式 离心机28的额定处理量；第一预设分钟是指3min；第二预设分钟是指5min；预设转速值是指 500r/min；第三预设分钟是指5min；第四预设分钟是指1min；第五预设分钟是指30min。 [0129] 需要说明的是，上述数据为本发明的发明人在多次辛苦的试验下，得到的数据，也 能够准确的通过需要进行设定，均属于本发明的保护范围。 [0130] 需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作 与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种 实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的 包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包 括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要 素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的 过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0131] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业方面技术人员可以在一定程度上完成或使用本发明。 对实施例的多种修改对本领域的专业方面技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般 原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不 会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创造特点相一致的最宽 的范围。 [0132] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明原理的前提下，还能做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围。 14 14 CN 114308416 A 说明书附图 1/2页 图1 15 15 CN 114308416 A 说明书附图 2/2页 图2 16 16

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