Передвижная смесительная установка

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Совместное закрытое акционерное общество ФИДМАШ(72) Авторы Груздилович Леонид Михайлович Линевич Александр Владимирович Куканков Геннадий Петрович Хлуд Николай Григорьевич Слензак Александр Иванович(73) Патентообладатель Совместное закрытое акционерное общество ФИДМАШ(57) 1. Передвижная смесительная установка, содержащая шасси автомобиля, на платформе которого установлены кабина оператора с пультом управления, площадка, смеситель с мешалкой, система подачи пропанта в виде шнекового транспортера с бункером, гидроцилиндр перевода бункера со шнековым транспортером из транспортного положения в рабочее, система подачи жидких химреагентов, включающая дозировочный насос, система подачи сыпучих химреагентов, включающая шнековый питатель с загрузочной емкостью,всасывающий и нагнетательный центробежные насосы, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, а также привод нагнетательного центробежного насоса от коробки отбора мощности шасси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит силовую установку для привода гидронасосов, установленную на платформе, емкости для хранения жидких химреагентов, установленные на площадке, систему автоматического управления, система подачи сыпучих химреагентов содержит эдуктор и премиксер, при этом смеситель содержит уровнемер, в нагнетательном трубопроводе установлен плотномер, в нагнетательном 69402010.12.30 и всасывающем трубопроводах - расходомеры, при этом всасывающий и нагнетательный трубопроводы связаны байпасом с пневмоприводом и заслонкой. 2. Передвижная смесительная установка по п. 1, отличающаяся тем, что система подачи пропанта снабжена двумя шнековыми транспортерами с бункерами, выполненными с возможностью поворота в сторону от оси установки на угол до 30 с помощью гидроцилиндра. 3. Передвижная смесительная установка по п. 1 или п. 2, отличающаяся тем, что система подачи сыпучих химреагентов снабжена двумя шнековыми питателями с гидромоторами с датчиками числа оборотов. 4. Передвижная смесительная установка по п. 3, отличающаяся тем, что шнеки шнековых питателей выполнены быстросъемными, нескольких типоразмеров. 5. Передвижная смесительная установка по п. 1 или п. 3, отличающаяся тем, что система подачи жидких химреагентов содержит не менее трех дозирующих и одного перекачивающего насосов. 6. Передвижная смесительная установка по п. 1 или п. 5, отличающаяся тем, что емкости для хранения жидких химрегентов выполнены с возможностью подсоединения к нагнетательному трубопроводу или смесителю. 7. Передвижная смесительная установка по п. 1, отличающаяся тем, что система автоматического управления включает систему автоматического регулирования уровня жидкости, систему автоматического контроля подачи химреагентов, систему управления плотностью, автономный блок сбора, обработки, визуализации и программирования рабочих параметров.(56) 1. Патент РФ на изобретение 2150381, МПК В 28 С 5/38, опубл. 10.06.2000. 2. Патент РФ на полезную модель 10418, МПК Е 21 В 33/13, опубл. 16.07.1999 (прототип). Полезная модель относится к смесительным установкам и предназначена для непрерывного приготовления технологических жидкостей и смесей на основе пропанта или песка, жидких и сухих химреагентов с их последующей подачей к насосным установкам при осуществлении гидроразрыва нефтяных и газовых пластов в составе специального комплекса оборудования. Известна смесительная установка для приготовления растворов, содержащая транспортное средство и размещенные на нем бункер с вибраторами и патрубком с вакуумным рукавом для загрузки порошка в бункер, лопастную мешалку с гидромотором, струйный гидросмеситель со сбросовым стволом, сообщающимся с верхней частью мешалки, манифольд, насос, приемная гидравлическая часть которого сообщается с нижней частью мешалки, и маслонасос, соединенные посредством коробки передач, коробки отбора мощности и карданных валов с двигателем транспортного средства 1. Смесительная установка снабжена резервуаром с измерителем объема жидкости. Мешалка снабжена размещенной сверху сетчатой емкостью, установленной под сбросовым стволом гидросмесителя, который соединен с насосом. Недостатком известной смесительной установки является сложность достижения необходимого соотношения компонентов, в связи с тем что используется эжекционный способ подачи твердой фракции, а также сложность обеспечения автоматического режима работы в процессе приготовления смеси. Кроме того,использование вакуумного способа подачи сыпучих материалов повышает энергозатраты установки. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является агрегат смесительный, содержащий шасси автомобиля, к раме которого прикреплена платформа. На платформе установлены загрузочный бункер со шнековым транспортером (система подачи 2 69402010.12.30 песка или пропанта), смеситель с мешалкой, песковый насос, всасывающий и нагнетательный трубопроводы и гидропривод шнека и мешалки смесителя 2. Система подачи пропанта содержит гидроцилиндр перевода бункера со шнековым транспортером из транспортного положения в рабочее. На платформе установлены также два центробежных насоса (всасывающий и нагнетательный), шнековый питатель с бункером для подачи сыпучих химреагентов и дозирующий насос для подачи жидких химреагентов (система подачи сыпучих и жидких химреагентов), всасывающий и нагнетательный трубопроводы с запорной арматурой и приборами контроля характеристик приготавливаемых смесей. Агрегат снабжен площадкой и обогреваемой кабиной оператора, в которой размещены пульт управления и система вентиляции. Привод гидронасосов осуществляется от коробки отбора мощности шасси автомобиля. Недостатком известного устройства являются недостаточные функциональные и технологические возможности агрегата. Наличие в системе подачи песка (пропанта) одного шнекового транспортера с загрузочным бункером, а также использование в системе подачи жидких химреагентов одного дозировочного насоса и отсутствие емкостей для хранения жидких химреагентов снижает функциональные и технологические возможности установки. Отсутствие системы автоматического управления не позволяет визуально отображать и регистрировать реальные параметры работы установки, а также программировать работу установки до ее начала или во время работы, что также снижает технологические возможности. Кроме того, привод всех гидронасосов агрегата осуществляется от коробки отбора мощности шасси автомобиля, что также ограничивает функциональные возможности агрегата. Задачей полезной модели является расширение функциональных и технологических возможностей установки. Поставленная задача достигается тем, что передвижная смесительная установка, содержащая шасси автомобиля, на платформе которого установлены кабина оператора с пультом управления, смеситель с мешалкой, система подачи пропанта в виде шнекового транспортера с бункером, гидроцилиндр перевода бункера со шнековым транспортером из транспортного положения в рабочее, система подачи жидких химреагентов, включающая дозирующий насос, система подачи сыпучих химреагентов, включающая шнековый питатель с загрузочной емкостью, всасывающий и нагнетательный центробежные насосы, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, привод нагнетательного центробежного насоса от коробки отбора мощности шасси, дополнительно содержит силовую установку для привода гидронасосов, установленную на платформе, емкости для хранения жидких химреагентов, установленные на площадке, систему автоматического управления. Система подачи сыпучих химреагентов содержит премиксер и эдуктор, при этом смеситель содержит уровнемер, в нагнетательном трубопроводе установлен плотномер, а в нагнетательном и всасывающем трубопроводах - расходомеры, при этом всасывающий и нагнетательный трубопроводы соединены байпасом с заслонкой и пневмоприводом. Система подачи пропанта снабжена двумя шнековыми транспортерами с бункерами, выполненными с возможностью поворота в сторону от оси установки на угол до 30 с помощью гидроцилиндра. Система подачи сыпучих химреагентов снабжена двумя шнековыми питателями с гидромоторами с датчиками оборотов, при этом шнеки питателей выполнены быстросъемными, нескольких типоразмеров. Система подачи жидких химреагентов содержит не менее трех дозирующих и одного перекачивающего насосов. Емкости для хранения жидких химрегентов выполнены с возможностью подсоединения к нагнетающему трубопроводу или смесителю. Система автоматического управления передвижной установкой включает систему автоматического регулирования уровня жидкости, систему автоматического контроля подачи химреагентов, систему управления плотностью, автономный блок сбора, обработки, визуализации и программирования рабочих параметров. Наличие силовой установки позволяет осуществлять привод всех гидронасосов установки, кроме нагнетательного центробежного насоса, отдельно от шасси автомобиля и тем 3 69402010.12.30 самым использовать передвижную смесительную установку отдельно от шасси автомобиля, например на морских платформах, что расширяет технологические возможности установки. Наличие эдуктора и премиксера в системе подачи сыпучих химреагентов позволяет производить предварительное гидродинамическое смешивание жидкости и сыпучего химреагента с образованием геля перед его подачей в смесительную емкость, что значительно повышает качество приготавливаемых смесей. Кроме того, наличие байпаса между всасывающим и нагнетательным трубопроводами позволяет осуществлять приготовление геля,солянокислотных жидкостей непосредственно в эдукторе (без смесителя) с подачей их всасывающим центробежным насосом к насосу высокого давления, что дает возможность использовать установку для различных технологических операций. Наличие емкостей для жидких химреагентов, установленных на площадке, позволяет отказаться от использования дополнительного транспорта для доставки химреагентов. Возможность подачи жидких химреагентов не только в смеситель, но и непосредственно в нагнетательный трубопровод позволяет использовать для приготовления химреагенты с различной скоростью протекания химических реакций, что повышает качество приготавливаемых смесей и расширяет технологические возможности установки. Наличие в передвижной смесительной установке двух шнековых транспортеров с загрузочными бункерами, оснащенных системой гидроцилиндров, установленных с возможностью поворота их от средней плоскости установки, позволяет производить загрузку одновременно из двух пропантовозов, что существенно увеличивает производительность установки. Оснащение смесителя уровнемером, а также наличие плотномера и расходомеров в нагнетательной и всасывающей линиях трубопроводов, а также наличие системы автоматического управления позволяет не только контролировать количество пропанта и химических реагентов в данный момент времени, но и изменять компоненты в процессе работы. На фиг. 1 представлен общий вид установки справа на фиг. 2 - общий вид установки слева на фиг. 3 - то же, вид сверху на фиг. 4 - функциональная схема установки. Передвижная смесительная установка содержит автомобильное шасси 1, на котором за кабиной водителя на платформе установлены силовая установка 2 для привода гидронасосов, система подогрева 3, гидросистема 4, электросистема верхнего оборудования и пневмосистема (на фигурах не показаны). По центру автомобильного шасси 1 расположена площадка 5 с кабиной оператора 6, за которой установлен смеситель 7. На площадке 5 над смесителем 7 установлена система подачи сыпучих химреагентов, содержащая два шнековых питателя 8 и 9 для подачи химреагентов в смеситель 7. Шнековый питатель 8 оснащен эдуктором 10 с премиксером 11 для предварительного смешивания сыпучих химреагентов и рабочей жидкости и с помощью механизма переключения может подавать химреагенты в смеситель 7 как через эдуктор 10, так и непосредственно в смеситель 7. Каждый шнековый питатель 8 и 9 имеет загрузочную емкость 12 объемом 30 л из нержавеющей стали. Шнековые питатели 8 и 9 приводятся гидромоторами с датчиками числа оборотов. Шнеки шнековых питателей 8 и 9 выполнены быстросъемными, различной производительности. В задней части установки расположена система подачи пропанта (или песка) в смеситель 7, представляющая собой два шнековых транспортера 13 с двумя загрузочными бункерами 14 с решетками. Привод шнековых транспортеров 13 осуществляется посредством гидромотора и редуктора. С помощью гидроцилиндра 15 шнековые транспортеры 13 могут опускаться или подниматься из транспортного положения в рабочее, а с помощью гидроцилиндра 16 осуществлять поворот от продольной оси установки на угол до 30. Управление перемещением шнековых транспортеров 13 осуществляют ручным гидрораспределителем с площадки 5. 4 69402010.12.30 Система подачи жидких химреагентов состоит из трех (возможно до пяти) дозирующих 17 и одного перекачивающего 18 насосов, привод которых осуществляется гидромоторами с регулируемой частотой вращения. На площадке 5 установлены емкости 19 для жидких химреагентов, из которых с помощью дозирующих насосов 17 химреагенты могут подаваться в смеситель 7 через ниппели или непосредственно в нагнетательный трубопровод 24 в зависимости от технологии приготовления рабочих жидкостей, обусловленной,например, скоростью протекания химических реакций реагентов или другими факторами. Для переключения подачи жидких химреагентов смеситель/нагнетательный трубопровод служат распределительные краны. Каждый из дозирующих насосов 17 имеет расходомер, связанный обратной связью с системой автоматического управления. Дозирующие насосы 17 могут подавать жидкие химреагенты как из емкостей 19, установленных на площадке 5, так и из емкостей, установленных на земле. Для переключения между емкостями каждый дозирующий насос 17 имеет распределительный кран. Перекачивающий насос 18 предназначен для заполнения емкостей 19. Емкости 19 снабжены подогревателями и имеют визуальный указатель уровня химических реагентов. Управление дозирующими насосами 17 и перекачивающим насосом 18 осуществляется из кабины оператора 6. Смеситель 7 оснащен мешалкой с четырьмя лопастями для перемешивания рабочей жидкости в процессе добавления в нее пропанта и необходимых химреагентов. Мешалка приводится во вращение при помощи гидромотора. Рабочая жидкость поступает в смеситель 7 с помощью всасывающего центробежного насоса 20 от емкостей для хранения рабочих жидкостей комплекса гидроразрыва пластов. Уровень жидкости в смесителе 7 контролируется при помощи уровнемера 21. К нижней части смесителя 7 присоединен нагнетательный трубопровод 24, посредством которого жидкость, смешанная с пропантом и химреагентами, при помощи нагнетательного центробежного насоса 22 подается к насосу высокого давления. Привод нагнетательного центробежного насоса 22 осуществляется от коробки отбора мощности шасси автомобиля через карданную передачу. Передвижная смесительная установка обвязана системой трубопроводов с шиберными заслонками и включает в себя всасывающий 23 и нагнетательные 24 и 25 трубопроводы. Всасывающий трубопровод 23, расположенный на правой по ходу движения стороне передвижной смесительной установки, присоединен к емкостям для хранения рабочих жидкостей комплекса гидроразрыва пластов и предназначен для подачи рабочей жидкости от всасывающего центробежного насоса 20 в смеситель 7. Нагнетательный трубопровод 24,расположенный на левой по ходу движения стороне установки, соединен с линией всасывания насосных установок высокого давления. Кроме того, на установке имеется нагнетательный трубопровод 25 на правой по ходу движения стороне. Нагнетательные трубопроводы правого и левого бортов 24 и 25 соединены перепускным трубопроводом с шиберной заслонкой 31 для переключения между нагнетательными трубопроводами. Нагнетательный и всасывающий трубопроводы 23 и 24 соединены между собой байпасом 26 с заслонкой и пневмоприводом. Наличие байпаса 26 позволяет осуществлять приготовление геля в эдукторе 10 без использования смесителя 7 и нагнетательного центробежного насоса 22. В линиях нагнетательного и всасывающего трубопроводов 23 и 24 также установлены турбинный 27 и/или электромагнитный расходомеры 28. Сигнал о действительном расходе жидкости поступает для отображения в систему управления. Для контроля за концентрацией пропанта на нагнетательном трубопроводе установлен плотномер технологической смеси 29,сигнал с которого поступает в систему автоматического управления. Кабина оператора 6 оборудована устройствами для поддержания микроклимата. Внутри кабины расположена система автоматического контроля и управления 30, обеспечивающая обработку информации от первичных датчиков. Система автоматического управления 30 имеет в своем составе уровнемер, связанный обратной связью с гидронасосом привода всасывающего центробежного насоса, что позволяет поддерживать заданный уровень в смесителе 7. На всасывающем и нагнетательном трубопроводах 23 и 24 установлены рас 5 69402010.12.30 ходомеры 27 и 28, которые имеют обратную связь с системами подачи жидких и сыпучих химреагентов, на нагнетательном трубопроводе установлен плотномер 29, определяющий текущую плотность (концентрацию) технологической смеси. Наличие данных о текущей плотности позволяет оператору вносить корректировку в работу системы дозирования пропанта. Управление работой установки может осуществляться с пульта управления в двух режимах - ручном и автоматическом. Система автоматического управления позволяет оператору программировать работу установки до ее начала или во время работы. Система может быть запрограммирована на 50 уровней. На каждом из уровней может быть задано количество рабочей жидкости, требуемая концентрация пропанта, количество необходимых химических добавок и т.д. Программирование системы осуществляют с пульта управления в кабине оператора 6 или с удаленной панели, которую можно установить дополнительно. Для облегчения запуска двигателей в холодное время года, а также для подогрева емкостей с жидкими химреагентами 19, кабины оператора 6 на установке смонтирована система подогрева. Управление подогревателями осуществляется из кабины 6 шасси. Передвижная смесительная установка работает следующим образом. Передвижную смесительную установку в составе комплекса для гидроразрыва пласта устанавливают на месте проведения работ. Затем на пульт управления 30 передвижной смесительной установки подают питание и включают дизельный двигатель силовой установки 2 для привода гидронасосов. При помощи гидроцилиндров 15 и 16 приводят в рабочее положение шнековые транспортеры 13 с бункерами 14 для подачи пропанта из пропантовозов. В зависимости от технологии приготовления рабочая жидкость от всасывающего центробежного насоса 20 поступает в эдуктор 10, где смешивается с сыпучими химреагентами, поступающими из шнекового питателя 8 системы подачи сыпучих химреагентов. После прохождения эдуктора 10 смесь рабочей жидкости и сухих химреагентов - гель подается в смеситель 7. Одновременно с помощью дозирующих насосов 17 из емкостей 19 в смеситель 7 подают жидкие химреагенты и пропант из шнековых транспортеров 14 системы подачи пропанта. В смесителе 7 происходит смешивание геля с пропантом и жидкими химреагентами. По окончании процесса перемешивания включают привод нагнетательного центробежного насоса 23 (от двигателя шасси) и производят нагнетание полученной технологической смеси к насосам высокого давления. Таким образом, передвижная смесительная установка за счет непрерывной работы с большими объемами подачи рабочей жидкости, автоматизации и программирования процессов подачи сухих и жидких химреагентов, а также возможности приготовления и подачи рабочих смесей непосредственно через эдуктор (без смесителя) обеспечивает расширение функциональных и технологических возможностей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7