壓裂車動力裝置起動發電系統和壓裂車壓裂機組的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及壓裂車領域，特別地，涉及一種壓裂車動力裝置起動發電系統。此外，本發明還涉及一種包括上述壓裂車動力裝置起動發電系統的壓裂車壓裂機組。
【背景技術】
[0002]頁巖氣大規模開采需要大功率的壓裂車，壓裂車一般包括底盤車、發動機、傳動箱、聯軸器、壓裂栗等主要設備。目前大功率壓裂車的發動機、傳動箱均采用進口設備。
[0003]燃氣輪機壓裂機組采用燃氣輪機拖動柱塞栗，用來向油氣井內注入高壓、大排量的壓裂液，通過向地層注壓將地層壓開，以提高油氣層滲透率和油、氣井采收率。
[0004]如圖1所示，目前壓裂機組采用I個25kW，24V外置的柴油發電機100來起動機組，并給相關用電設備提供電源。由于壓裂車常年在野外作業，沒有外電源;并且是車載設備，空間尺寸和重量受限，且壓裂機組運行環境條件惡劣，因此壓裂機組的起動、發電和配電困難，是一個亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種壓裂車動力裝置起動發電系統和壓裂車壓裂機組，以解決壓裂機組的起動、發電和配電困難的技術問題。
[0006]本發明采用的技術方案如下:
[0007]根據本發明的一方面，本發明提供一種壓裂車動力裝置起動發電系統，包括:
[0008]起發電機，與燃氣輪機相連，設置在燃氣輪機的安裝板上，用于帶動燃氣輪機轉動；
[0009]控制器，與起發電機電連接，用于在起發電機起動時，輸出起動電壓，驅動起發電機帶動燃氣輪機轉動;在識別到起發電機的轉速達到設定的數值時，斷開起動電壓，并控制起發電機輸出發電電壓。
[0010]進一步地，起發電機包括定子和轉子，定子為電樞繞組，轉子為永磁鐵，控制器包括可控功率變換器和控制回路，其中，
[0011 ]可控功率變換器與起發電機相連，用于在起發電機起動時，給電樞繞組依次饋電，使電樞繞組上產生跳躍式的旋轉磁場，從而驅動永磁鐵旋轉以帶動燃氣輪機轉動；
[0012]控制回路與起發電機相連，用于在識別到起發電機的轉速達到設定的數值時，自動切換到控制回路，并斷開起動電壓，控制起發電機輸出發電電壓。
[0013]進一步地，壓裂車動力裝置起動發電系統還包括蓄電池，控制器還包括充電控制單元，
[0014]充電控制單元，用于在起發電機起動時，將蓄電池作為起動和控制電源，控制蓄電池輸出起動電壓;在起發電機的轉速達到設定的數值時，斷開起動電壓，控制起發電機輸出發電電壓給蓄電池充電。
[0015]進一步地，控制器還包括直流負載供電單元，
[0016]直流負載輸出單元，用于在起發電機的轉速達到設定的數值時，斷開起動電壓，控制起發電機輸出發電電壓給直流負載。
[0017]進一步地，起發電機還包括位置傳感器，
[0018]位置傳感器，與轉子相連，用于識別轉子的位置變動，并通過換算轉子的位置變動以獲取起發電機的轉速。
[0019]進一步地，起發電機為永磁同步起發電機。
[0020]進一步地，可控功率變換器由多個IGBT組合而成。
[0021]根據本發明的另一方面，還提供了一種壓裂車壓裂機組，包括上述的壓裂車動力裝置起動發電系統。
[0022]進一步地，壓裂車壓裂機組還包括燃氣輪機、聯軸器、傳動箱、壓裂栗，燃氣輪機、聯軸器、傳動箱和壓裂栗依次按序連接且布置在同一軸線上。
[0023]進一步地，燃氣輪機包括壓氣機，壓氣機包括安裝板、驅動軸、塔軸、傳動齒輪和壓氣機轉子，驅動軸、塔軸、傳動齒輪和壓氣機轉子按序連接，安裝板用于安裝起發電機，起發電機通過驅動軸、塔軸、傳動齒輪的傳動，帶動壓氣機轉子旋轉。
[0024]本發明具有以下有益效果:
[0025]本發明提供的壓裂車動力裝置起動發電系統和壓裂車壓裂機組，采用起動發電一體化設計，體積小巧、重量輕;故障率低、可靠性高;且控制簡單。
[0026]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0027]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0028]圖1是現在技術中的裝裂車采用柴油發電機作為供電電源的結構示意圖；
[0029]圖2是本發明壓裂車動力裝置起動發電系統優選實施例的結構示意圖；
[0030]圖3是本發明壓裂車動力裝置起動發電系統優選實施例的原理示意圖；
[0031 ]圖4是本發明壓裂車壓裂機組優選實施例的原理示意圖；
[0032]圖5是圖1中起發電機在燃氣輪機上優選實施例的安裝示意圖；以及
[0033]圖6是圖1中燃氣輪機優選實施例的剖面示意圖。
[0034]附圖標注說明:
[0035]10、起發電機;11、位置傳感器;20、控制器;21、可控功率變換器;22、控制回路;30、蓄電池;40、燃氣輪機;41、安裝板;42、驅動軸;43、塔軸;44、傳動齒輪;45、壓氣機轉子;50、聯軸器;60、傳動箱;70、壓裂栗;80、電氣箱。
【具體實施方式】
[0036]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0037]參照圖2和圖5，本發明的優選實施例提供了一種壓裂車動力裝置起動發電系統，包括起發電機10和控制器20，起發電機10，與燃氣輪機40相連，設置在燃氣輪機40的安裝板41上，用于帶動燃氣輪機40轉動;控制器20，與起發電機10電連接，用于在起發電機10起動時，輸出起動電壓，驅動起發電機10帶動燃氣輪機40轉動;在識別到起發電機10的轉速達到設定的數值時，斷開起動電壓，并控制起發電機10輸出發電電壓。在本實施例中，整個壓裂車動力裝置起動發電系統體積小巧，重量輕，約50kg。
[0038]本實施例提出的壓裂車動力裝置起動發電系統，采用起動發電一體化設計，體積小巧、重量輕;故障率低、可靠性高;且控制簡單。
[0039]優選地，如圖2所示，本實施例提出的壓裂車動力裝置起動發電系統，起發電機10包括定子和轉子，定子為電樞繞組，轉子為永磁鐵，控制器20包括可控功率變換器21和控制回路22，其中，可控功率變換器21與起發電機10相連，用于在起發電機10起動時，給電樞繞組依次饋電，使電樞繞組上產生跳躍式的旋轉磁場，從而驅動永磁鐵旋轉以帶動燃氣輪機40轉動;控制回路22與起發電機10相連，用于在識別到起發電機10的轉速達到設定的數值時，自動切換到控制回路22，并斷開起動電壓，控制起發電機10輸出發電電壓。在本實施例中，可控功率變換器21由多個IGBT組合而成。
[0040]本實施例提出的壓裂車動力裝置起動發電系統，通過可控功率變換器和控制回路的自動切換，控制起發電機帶動燃氣輪機起動以及起發電機輸出發電電壓以實現起動發電一體化設計，以達到體積小巧、重量輕;故障率低、可靠性高;且控制簡單的技術效果。
[0041]優選地，如圖3所示，本實施例提供的壓裂車動力裝置起動發電系統還包括蓄電池30，控制器20還包括充電控制單元，充電控制單元，用于在起發電機10起動時，將蓄電池30作為起動和控制電源，控制蓄電池30輸出起動電壓;在起發電機1的轉速達到設定的數值時，斷開起動電壓，控制起發電機10輸出發電電壓給蓄電池30充電。
[0042]本實施例提出的壓裂車動力裝置起動發電系統，通過充電控制單元在起發電機起動時，將蓄電池作為起動和控制電源；在起發電機的轉速達到設定的數值時，斷開起動電壓，控制起發電機輸出發電電壓給蓄電池充電，從而不需利用體積龐大的柴油發電機來啟動壓裂機組。本實施例提出的壓裂車動力裝置起動發電系統，體積小巧、重量輕;故障率低、可靠性高;且控制簡單。
[0043]進一步地，本實施例提供的壓裂車動力裝置起動發電系統，控制器20還包括直流負載供電單元，直流負載輸出單元，用于在起發電機1的轉速達到設定的數值時，斷開起動電壓，控