[发明专利]压裂车动力装置起动发电系统和压裂车压裂机组

说明书

技术领域

本发明涉及压裂车领域，特别地，涉及一种压裂车动力装置起动发电系统。此外，本发 明还涉及一种包括上述压裂车动力装置起动发电系统的压裂车压裂机组。

背景技术

页岩气大规模开采需要大功率的压裂车，压裂车一般包括底盘车、发动机、传动箱、联 轴器、压裂泵等主要设备。目前大功率压裂车的发动机、传动箱均采用进口设备。

燃气轮机压裂机组采用燃气轮机拖动柱塞泵，用来向油气井内注入高压、大排量的压裂 液，通过向地层注压将地层压开，以提高油气层渗透率和油、气井采收率。

如图1所示，目前压裂机组采用1个25kW，24V外置的柴油发电机100来起动机组，并 给相关用电设备提供电源。由于压裂车常年在野外作业，没有外电源；并且是车载设备，空 间尺寸和重量受限，且压裂机组运行环境条件恶劣，因此压裂机组的起动、发电和配电困难， 是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种压裂车动力装置起动发电系统和压裂车压裂机组，以解决压裂机组的 起动、发电和配电困难的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一方面，本发明提供一种压裂车动力装置起动发电系统，包括：

起发电机，与燃气轮机相连，设置在燃气轮机的安装板上，用于带动燃气轮机转动；

控制器，与起发电机电连接，用于在起发电机起动时，输出起动电压，驱动起发电机带 动燃气轮机转动；在识别到起发电机的转速达到设定的数值时，断开起动电压，并控制起发 电机输出发电电压。

进一步地，起发电机包括定子和转子，定子为电枢绕组，转子为永磁铁，控制器包括可 控功率变换器和控制回路，其中，

可控功率变换器与起发电机相连，用于在起发电机起动时，给电枢绕组依次馈电，使电 枢绕组上产生跳跃式的旋转磁场，从而驱动永磁铁旋转以带动燃气轮机转动；

控制回路与起发电机相连，用于在识别到起发电机的转速达到设定的数值时，自动切换 到控制回路，并断开起动电压，控制起发电机输出发电电压。

进一步地，压裂车动力装置起动发电系统还包括蓄电池，控制器还包括充电控制单元，

充电控制单元，用于在起发电机起动时，将蓄电池作为起动和控制电源，控制蓄电池输 出起动电压；在起发电机的转速达到设定的数值时，断开起动电压，控制起发电机输出发电 电压给蓄电池充电。

进一步地，控制器还包括直流负载供电单元，

直流负载输出单元，用于在起发电机的转速达到设定的数值时，断开起动电压，控制起 发电机输出发电电压给直流负载。

进一步地，起发电机还包括位置传感器，

位置传感器，与转子相连，用于识别转子的位置变动，并通过换算转子的位置变动以获 取起发电机的转速。

进一步地，起发电机为永磁同步起发电机。

进一步地，可控功率变换器由多个IGBT组合而成。

根据本发明的另一方面，还提供了一种压裂车压裂机组，包括上述的压裂车动力装置起 动发电系统。

进一步地，压裂车压裂机组还包括燃气轮机、联轴器、传动箱、压裂泵，燃气轮机、联 轴器、传动箱和压裂泵依次按序连接且布置在同一轴线上。

进一步地，燃气轮机包括压气机，压气机包括安装板、驱动轴、塔轴、传动齿轮和压气 机转子，驱动轴、塔轴、传动齿轮和压气机转子按序连接，安装板用于安装起发电机，起发 电机通过驱动轴、塔轴、传动齿轮的传动，带动压气机转子旋转。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的压裂车动力装置起动发电系统和压裂车压裂机组，采用起动发电一体化设 计，体积小巧、重量轻；故障率低、可靠性高；且控制简单。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面 将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及 其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现在技术中的装裂车采用柴油发电机作为供电电源的结构示意图；

图2是本发明压裂车动力装置起动发电系统优选实施例的结构示意图；

图3是本发明压裂车动力装置起动发电系统优选实施例的原理示意图；