[发明专利]多电动压裂装置平等网路控制系统及方法

说明书

本发明提供一种多电动压裂装置平等网路控制系统，多个压裂装置的输出管路通过总管路互相连接，压裂装置设有主控装置，主控装置与电机电连接，各个压裂装置的主控装置通过工业现场总线互相连接组成自适应平等网路。各个主控装置时间同步；任选一节点发出绑定时间的初始指令；各个节点接收初始指令，将接收时间与指令中绑定的时间求差后返回发出初始指令的节点；对各个时间差求平均数；将最接近平均数的主控装置作为主节点；通过以上步骤实现平等网路中主节点的选择。由于采用自适应平等网路结构，大幅减少了对上位机控制的依赖性，实现柔性控制。能够大幅提高多电动压裂装置设备群组的强壮度，减少停机故障的出现几率。

技术领域

本发明涉及石油钻采设备领域，特别是一种多电动压裂装置平等网路控制系统及方法。

背景技术

压裂作业是油气田勘探开发中一种主要的增产稳产措施，利用多台大功率的压裂设备，对储层岩石进行压裂并形成导流通道。随着超深井、水平井技术的发展，所需压裂机组的功率越来越大，单台压裂装备的重量和体积也越来越大。例如现有设备的输出压力达到175Mpa，由于压力较高，也对设备中的离合器提出更高的要求。中国专利文献CN107237617A中记载了一种单机双泵结构的电驱压裂装置，通过一台电机带动两个泵头总成运行，离合器的摩擦片总成需要液压驱动在脱离和结合状态之间切换。

在现有技术中需要更多的电动压裂装置组成设备群组来实现更大的压裂液流量输出。随着输出压力的增大，多压裂装置的设备群组控制难度大幅增加，需要将输出压力控制在较小的波动范围内难度非常大。现有技术中通常采用上位机进行控制，存在的问题是，上位机自身出现的问题将导致整个设备群组的工作停止，容易造成重大经济损失。且上位机与各个电动压裂装置之间的数据传输延时导致或者控制精度不高，或者实现方案非常昂贵，例如提供高精度的外部时钟作为基准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多电动压裂装置平等网路控制系统及方法，能够大幅提高多电动压裂装置设备群组的强壮度，减少停机故障的出现几率。优选的方案中，能够减少控制系统的成本，降低控制难度，提高多电动压裂装置设备群组输出压力的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种多电动压裂装置平等网路控制系统，多个压裂装置的输出管路通过总管路互相连接，压裂装置设有主控装置，主控装置与电机电连接，各个压裂装置的主控装置通过工业现场总线互相连接组成自适应平等网路。

优选的方案中，所述的电机为双伸轴电机，电机轴的两端分别通过离合器与泵头连接；

所述的泵头为3、4、5或6缸。

优选的方案中，工业现场总线还与用于收集和发送数据的工控机电连接。

一种采用上述的多电动压裂装置平等网路控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、各个主控装置时间同步；

S2、任选一节点发出绑定时间的初始指令；

S3、各个节点接收初始指令，将接收时间与指令中绑定的时间求差后返回发出初始指令的节点；

S4、对各个时间差求平均数；

S5、将最接近平均数的主控装置作为主节点；

通过以上步骤实现平等网路中主节点的选择。

优选的方案中，还包括S01、对各个主控装置进行自检，对主控装置的强壮度进行评估，评估参数包括，计算能力、存储容量、工作年限和工作温度，对强壮度低于预设值的主控装置限制成为主节点的资格。

优选的方案中，若剩余的主控装置强壮度均低于预设值，则选择强壮度最高的主控装置作为主节点。

优选的方案中，在步骤S1之前，还包括确认在平等网路中是否存在主节点的步骤。