1.本技术属于电力供应技术领域,具体涉及一种移动式发电设备和压裂系统。
背景技术:
2.随着时代的进步和发展,电能应用领域越来越广泛,用户对电的需求量越来越多,需要用电的设备越来越多,需要用电的场所也越来越多。针对用电需求量较大的作业现场,例如油气田压裂的作业现场,一般需要移动式发电设备为压裂设备等外部用电设备供电,以确保压裂设备等外部用电设备能够正常工作。
3.移动式发电设备一般采用燃气轮机和发电机组合的方式来为压裂设备等外部用电设备供电,在具体提供电力的过程中,需要采用外部供电设备为燃气轮机的正常工作提供电力,例如为燃气轮机的启动机构提供电力。但一旦用电场所出现缺电或断电的情况,这就导致移动式发电设备存在无法正常启动的现象,进而存在无法为压裂设备等外部用电设备供电的问题。
4.综上,相关技术涉及的移动式发电设备较容易出现无法正常启动的问题。
技术实现要素:
5.本技术公开一种移动式发电设备和压裂系统,以解决相关技术涉及的移动式发电设备较容易出现无法正常启动的问题。
6.为了解决上述技术问题,本技术采用下述技术方案:
7.一种移动式发电设备,包括运载工具,所述运载工具上设有储能装置、发电机、燃气轮机和用于驱动所述燃气轮机工作的启动机构,所述发电机与所述燃气轮机相连,所述储能装置可与所述启动机构电连接,以为所述启动机构供电。
8.一种压裂系统,包括负载模块和供电模块,所述供电模块与所述负载模块电连接,以为所述负载模块供电。
9.本技术采用的技术方案能够达到以下有益效果:
10.本技术中,由于移动式发电设备自身配置的储能装置能够为用于驱动燃气轮机工作的启动机构供电,因此,这确保了燃气轮机能够正常工作,即在无外部供电设备的情况下,通过储能装置便可以实现燃气轮机的正常启动,同时,燃气轮机正常工作,并通过发电机也能够为外部用电设备输送电力。由此可知,这避免了由于用电场所出现缺电或断电的情况,而导致的移动式发电设备存在无法正常启动的现象,因此,这使得移动式发电设备具备了黑启动的能力。因此,本技术公开的移动式发电设备能够解决相关技术涉及的移动式发电设备较容易出现无法正常启动的问题。
附图说明
11.图1为本技术实施例公开的储能装置的供电示意图;
12.图2为本技术实施例公开的移动式发电设备的剖视结构示意图;
13.图3为本技术实施例公开的第一种移动式发电设备的结构示意图;
14.图4为本技术实施例公开的第二种移动式发电设备的结构示意图。
15.附图标记说明:
16.100-运载工具;
17.200-舱体、201-内腔、202-第一进气口、203-第二进气口、204-第三进气口、205-第一排气口、206-第二排气口、207-第三排气口、210-发电机、211-冷却进风口、212-冷却排风口、220-燃气轮机、221-燃气进口、222-燃气出口、230-启动机构、240-连接通道;
18.300-储能装置、310-电池、320-储能变流器;
19.410-内部用电件、420-外部供电设备、430-外部用电设备;
20.500-控制及电力系统、510-变压器;
21.600-排气系统、610-第一排气管、620-第二排气管、630-消音片、631-第一消音片、632-第二消音片、633-导流部、634-第三消音片、640-弧形弯管;
22.710-润滑系统、720-燃料系统、730-散热器、740-支撑机构。
具体实施方式
23.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。
24.下面结合附图,通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例公开的移动式发电设备进行详细地说明。
25.请参考图1和图4,本技术公开了一种移动式发电设备,所公开的移动式发电设备包括运载工具100。
26.本技术所公开的移动式发电设备可以应用于压裂现场,即通过移动式发电设备可以为压裂现场的外部用电设备430供电,以确保外部用电设备430能够正常工作。
27.运载工具100是移动式发电设备实现移动的主要部件,运载工具100上设有储能装置300、发电机210、燃气轮机220和用于驱动燃气轮机220工作的启动机构230,即启动机构230与燃气轮机220耦合,以驱动燃气轮机220工作,从而使燃气轮机220输出驱动力。
28.由于发电机210与燃气轮机220相连,因此,燃气轮机220输出的驱动力可以驱动发电机210旋转产生电力,以使移动式发电设备具有发电功能。
29.储能装置300可以储存一定的电力,且储能装置300可与启动机构230电连接,以为启动机构230供电,即在压裂现场出现意外断电或者缺电的情况下,储能装置300能够及时向启动机构230供电,以确保燃气轮机220能够正常工作,进而确保发电机210能够正常发电,进而确保移动式发电设备能够正常工作。可选地,启动机构230可以是起动机等部件。可选地,启动机构230不仅可以用于启动燃气轮机220,还可以用于盘车。
30.上述启动机构230属于移动式发电设备的内部用电件410之一,可选地,储能装置300还可与移动式发电设备的其他内部用电件410电连接,以为内部用电件410供电,该内部用电件410可以是移动式发电设备上的照明件、用于燃气轮机220低温起动的加热器、后文所述的润滑系统710的润滑油泵以及后文所述的风机等部件,从而确保内部用电件410可以
正常工作。
31.可选地,储能装置300可以给启动机构230以及其他内部用电件410提供480v(或者110v等其他电压等级)交流电力,以用于驱动启动机构230以及其他内部用电件410正常工作。
32.本技术中,由于移动式发电设备自身配置的储能装置300能够为用于驱动燃气轮机220工作的启动机构230供电,因此,这确保了燃气轮机220能够正常工作,即在无外部供电设备420的情况下,通过储能装置300便可以实现燃气轮机220的正常启动,同时,燃气轮机220正常工作,并通过发电机210也能够为外部用电设备430输送电力。由此可知,这避免了由于用电场所出现缺电或断电的情况,而导致的移动式发电设备存在无法正常启动的现象,因此,这使得移动式发电设备具备了黑启动的能力。因此,本技术公开的移动式发电设备能够解决相关技术涉及的移动式发电设备较容易出现无法正常启动的问题。
33.可选地,储能装置300可以仅包括电池310,电池310可以直接为启动机构230供电,即电池310可以直接与启动机构230电连接,以为启动机构230供电。
34.另一种实施例中,储能装置300还可以包括储能变流器320,储能变流器320可以用作控制电池310的充电和放电过程,以使直流电和交流电能够进行变换,以提高供电电能质量。电池310和储能变流器320电连接,且储能变流器320可与启动机构230电连接,即电池310可通过储能变流器320为启动机构230供电。
35.可选地,储能变流器320可直接与启动机构230电连接,或者当启动机构230需要的电压较高或较低时,则电池310可以通过变压器510调整电压,即运载工具100上还设有变压器510,储能变流器320可通过变压器510与启动机构230电连接,以使电池310为启动机构230供电。
36.可选地,运载工具100上还可以设有控制及电力系统500,控制及电力系统500可以确保整个移动式发电设备的电力能够稳定运行,控制及电力系统500可以设在后文所述的舱体200的内腔201中,或者控制及电力系统500与该舱体200可以并列设在运载工具100上。当然,本技术实施例对控制及电力系统500在运载工具100上的设置位置不作具体限制。
37.可选地,储能装置300可以设在控制及电力系统500内,变压器510也可以设在控制及电力系统500内,即本技术所采用的变压器510可以是控制及电力系统500上本身设置的变压器,以使控制及电力系统500得到充分利用。当然,本技术实施例对储能装置300和变压器510的设置位置不作具体限制。
38.一种实施例中,电池310可以为可更换的电池,即在电池310内的电量用完之后,操作人员可以更换电量较满的电池310。
39.在另一种实施例中,为提升储能装置300的供电效率,即为确保储能装置300能够持续不间断地向启动机构230供电,储能变流器320还可与外部供电设备420电连接,该外部供电设备420可以是压裂现场的外部电源,如果外部供电设备420提供的电压满足储能装置300的供电要求,则外部供电设备420直接将电能供给到储能变流器320,储能变流器320转化后给电池310充电,或者当外部供电设备420提供的电压无法满足直接给储能装置300充电时,即当外部供电设备420输送的电压较高或较低时,则可以通过变压器510调整至电池310所需的电压,以为电池310充电。由此可知,此种通过外部供电设备420为电池310充电的方式可以提高储能装置300对启动机构230的供电效率,即通过外部供电设备420为储能装
置300持续充电,以使储能装置300能够持续为启动机构230供电,以提高供电效率。
40.和/或,一种实施例中,电池310仅能通过外部供电设备420为其充电。在另一种实施例中,为提升对电池310的充电效率,储能变流器320还可与发电机210电连接,即发电机210提供的电能可通过储能变流器320持续为电池310充电,进而储能装置300能够持续为启动机构230供电。由此可知,只要发电机210工作,发电机210就能够持续为电池310充电,以使电池310能够始终储存有一定的电能。
41.当外部供电设备420和发电机210均为电池310充电时,即通过外部供电设备420和发电机210同时为电池310充电的方式可以提高对电池310的充电效率,且当外部供电设备420和发电机210中的一者无法为电池310充电时,也不影响另一者为电池310充电,即储能装置300可以始终为启动机构230供电。
42.可选地,储能变流器320可直接与发电机210电连接,或者当发电机210输送的电压较高或较低时,则可以通过变压器510调整至电池310所需的电压,以为电池310充电,即储能变流器320还可通过变压器510与发电机210电连接,以使发电机210可为电池310充电。
43.可选地,外部供电设备420和发电机210也可以直接给内部用电件410供电,或者当外部供电设备420和发电机210提供的电压无法满足直接给内部用电件410供电时,则可以通过变压器510调整至内部用电件410所需的电压,以为内部用电件410供电。
44.一种实施例中,储能装置300仅能给启动机构230供电。在另一种实施例中,为充分利用储能装置300,储能装置300还可与外部用电设备430电连接,以为外部用电设备430供电,具体可以是前文所述的储能装置300的储能变流器320与外部用电设备430电连接,以为外部用电设备430供电。
45.可选地,储能装置300可直接与外部用电设备430电连接,或者当外部用电设备430所需的电压较高或较低时,则可以通过变压器510调整至外部用电设备430所需的电压,以为外部用电设备430供电,即运载工具100上还设有变压器510,此时,储能装置300可通过变压器510与外部用电设备430电连接,具体地,储能装置300的储能变流器320可通过变压器510与外部用电设备430电连接,以为外部用电设备430供电。在该实施例中,变压器510可以和前文所述的变压器510为同一变压器,当然,本技术实施例对此不作具体限制。
46.一种实施例中,发电机210、燃气轮机220和启动机构230均可以裸露于外界环境中。
47.在另一种实施例中,为避免发电机210、燃气轮机220和启动机构230受到不良影响,运载工具100上还设有舱体200,发电机210、燃气轮机220和启动机构230均可以设在舱体200的内腔201中,即内腔201中设有发电机210、燃气轮机220和启动机构230,以使舱体200可以同时对发电机210、燃气轮机220和启动机构230起到一定的保护作用。可选地,舱体200可以是静音舱,由于发电机210、燃气轮机220和启动机构230工作过程中可能产生一定的噪音,通过静音舱可以实现降噪的功能。
48.一种实施例中,舱体200上可以仅间隔开设有第一进气口202和第二进气口203,第一进气口202与燃气轮机220的燃气进口221相连通,即通过第一进气口202为燃气轮机220提供燃烧空气,第二进气口203与内腔201相连通,即通过第二进气口203可以向内腔201通入冷却空气,以冷却内腔201中的燃气轮机220和发电机210以及其他部件,即发电机210的冷却进风口211可以与内腔201相连通,此时,由于燃气轮机220和发电机210均需内腔201中
的冷却空气进行冷却,因此,内腔201中需配置功率较大的风机进行吸风,以提高内腔201的通风量。
49.另一种实施例中,舱体200上还可以开设有第三进气口204,第一进气口202、第二进气口203和第三进气口204间隔设置,且第三进气口204与发电机210的冷却进风口211相连通,可选地,第三进气口204可以通过通气管与冷却进风口211相连通,以使经第三进气口204的气体可以进入冷却进风口211,由此可知,发电机210单独通过第三进气口204进行冷却,进而发电机210不需要内腔201中的冷却空气进行冷却,这在一定程度上降低了内腔201对于通风量的需求,进而使得内腔201不需要配置功率较大的风机,即降低了内腔201对风机选型的要求。
50.可选地,第一进气口202、第二进气口203和第三进气口204均可以开设在舱体200的侧板上,或者请参考图2,第一进气口202、第二进气口203和第三进气口204均可以开设在舱体200的顶板上。当然,本技术实施例对此不作具体限制。
51.可选地,为进一步提升对发电机210的冷却效率,发电机210内也可以配置有风机,通过风机提升冷却进风口211的进风量,进而提升对发电机210的冷却效率。
52.一种实施例中,请参考图3,舱体200上还间隔开设有第一排气口205和第二排气口206,发电机210的冷却排风口212通过第一排气口205与外界环境相连通,即经冷却进风口211进入发电机210内部的冷却空气在带走发电机210的热量后,冷却空气可以从冷却排风口212排出,进而带有热量的冷却空气的全部可以经第一排气口205排出至外界环境,可选地,冷却排风口212与第一排气口205可以通过连接通道240相连通,当然,冷却排风口212与第一排气口205也可以直接相连通,本技术实施例对此不作具体限制;第二排气口206连通内腔201与外界环境,即经第二进气口203进入内腔201的冷却空气在带走发电机210和燃气轮机220以及其他部件的外表面的热量后,可以从第二排气口206排出至外界环境,且第二排气口206可以远离燃气轮机220设置。
53.另一种实施例中,第二排气口206靠近燃气轮机220设置,此时,经第二进气口203进入内腔201的冷却空气在流向第二排气口206的过程中,多数冷却空气会经过燃气轮机220,以冷却燃气轮机220,进而确保燃气轮机220能够正常工作。
54.可选地,第一排气口205和第二排气口206可以开设在舱体200的顶板上,或者请参考图3,第一排气口205和第二排气口206可以开设在舱体200的侧板上。当然,本技术实施例对此不作具体限制。可选地,第一排气口205和第二排气口206可以和第一进气口202、第二进气口203和第三进气口204开设在舱体200的同一侧板或顶板上。当然,本技术实施例对此不作具体限制。
55.其他实施例中,请参考图4,舱体200上还开设有第三排气口207,发电机210的冷却排风口212与内腔201相连通,且内腔201通过第三排气口207与外界环境相连通,即用于冷却发电机210的冷却空气经冷却排风口212排出后,进入内腔201,该部分冷却空气在流向第三排气口207的过程中,可以和经第二进气口203进入内腔201的冷却空气合流后,以共同冷却燃气轮机220和内腔201中的其他部件,例如启动机构230等,以提高对燃气轮机220和启动机构230的冷却效率,进而进一步确保燃气轮机220和启动机构230能够正常工作,最后,冷却发电机210的冷却空气和冷却燃气轮机220的冷却空气均通过第三排气口207排出至外界环境。
56.可选地,第三排气口207可以靠近燃气轮机220设置,具体可以是靠近燃气轮机220的燃气出口222设置,此时,第三排气口207可以开设在舱体200的侧板上,以使更多冷却空气能够经过燃气轮机220,并冷却燃气轮机220。
57.可选地,第三排气口207可以和第一进气口202、第二进气口203和第三进气口204开设在舱体200的同一侧板或顶板上。当然,本技术实施例对此不作具体限制。
58.可选地,为提高内腔201的排气速率,第三排气口207的数量可以为至少两个,不同的第三排气口207可以开设在舱体200的不同侧板上。当然,本技术实施例对此不作具体限制。
59.可选地,运载工具100上还设有排气系统600,燃气轮机220的燃气出口222与排气系统600相连通,即燃气轮机220工作后产生的废气可以经燃气出口222和排气系统600排出至外界环境,且发电机210、燃气轮机220和排气系统600可以依次排布。
60.一种实施例中,发电机210、燃气轮机220和排气系统600可以在运载工具的行驶方向上依次排布,即排气系统600靠近运载工具100的前端设置。
61.另一种实施例中,在运载工具100的行驶方向的反方向上,发电机210、燃气轮机220和排气系统600依次排布,即排气系统600靠近运载工具100的尾端设置,这使得运载工具100靠前的部分重量较大,且由于排气系统600放置于运载工具100的尾部,进而没有运载工具100的鹅颈高度限制,这可以降低整个轴系高度,从而降低整个运载工具100的重心,进而提高运载工具100的行驶稳定性。
62.可选地,在运载工具100的行驶方向的反方向上,储能装置300、发电机210、燃气轮机220和排气系统600可以依次排布。当然,本技术实施例对储能装置300相对于发电机210、燃气轮机220和排气系统600的排布位置不作具体限制。
63.一种实施例中,排气系统600可以仅包括第一排气管610,燃气出口222与第一排气管610相连通,且第一排气管610可以沿运载工具100的行驶方向延伸。
64.另一种实施例中,排气系统还可以包括与第一排气管610相连通的第二排气管620,第一排气管610和第二排气管620互相垂直,即第一排气管610的延伸方向与第二排气管620的延伸方向相垂直,且第一排气管610与第二排气管620相连通,第二排气管620在一定程度上可以提高废气的排放高度,以避免影响周围操作人员的正常工作。
65.一种实施例中,排气系统600可以仅包括第一排气管610和第二排气管620。
66.另一种实施例中,排气系统600还可以包括消音片630,消音片630具有降低噪音的效果,因此,第一排气管610和第二排气管620中的至少一者可以设有消音片630,以降低排气系统600在排放废气的过程中产生的噪音。
67.一种实施例中,消音片630的数量可以为一个。另一种实施例中,消音片630的数量可以为至少两个,即多个消音片630可以进一步提高降噪效率。
68.一种实施例中,多个消音片630中的至少两个消音片630在第一排气管610和/或第二排气管620内依次且均匀排布。另一种实施例中,多个消音片630中的至少两个消音片630在第一排气管610和/或第二排气管620内非均匀排布,具体地,多个消音片630中的至少两个消音片630依次排布,即该至少两个消音片630在第一排气管610内沿移动式发电设备的高度方向依次排布,和/或该至少两个消音片630在第二排气管620内沿移动式发电设备的行驶方向依次排布,且该至少两个消音片630包括第一消音片631和第二消音片632。
69.在第一消音片631和第二消音片632的排布方向上,即在同一方向上,第一消音片631与第二消音片632之间具有第一距离,排气系统600具有靠近第一消音片631的第一内壁,且该第一内壁远离第二消音片632设置,即在第一消音片631和第二消音片632中,第一消音片631更靠近第一内壁,且第一内壁与第一消音片631之间具有第二距离,可选地,该第一内壁可以是第一排气管610的第一内壁或第二排气管620的第一内壁。
70.排气系统600还具有靠近第二消音片632的第二内壁,且该第二内壁远离第一消音片631设置,即在第一消音片631和第二消音片632中,第二消音片632更靠近第二内壁,且第二内壁与第二消音片632之间具有第三距离,可选地,该第二内壁可以是第一排气管610的第二内壁或第二排气管620的第二内壁。
71.上述第一距离、第二距离和第三距离中的至少两者不相同,通过此种设置方式可以实现多个消音片630中的至少两个消音片630在排气系统600内的非均匀排布,从而有效地调节废气的气流流速,以在一定程度上提高降噪和降低阻力的效果。
72.进一步地实施例中,第一距离、第二距离和第三距离各不相同,即通过此种设置方式可以实现更多数的消音片630在排气系统600内的非均匀排布,从而更有效地调节废气的气流流速,以提高降噪和降低阻力的效果。
73.可选地,上述第一内壁与第二内壁相对设置,即第一排气管610的第一内壁与第一排气管610的第二内壁相对设置,第二排气管620的第一内壁与第二排气管620的第二内壁相对设置,且第一排气管610的第一内壁、第一排气管610的第二内壁、第二排气管620的第一内壁和第二排气管620的第二内壁可以组成排气系统600的部分内壁。
74.可选地,消音片630的数量可以为至少三个,多个消音片630中的至少三个消音片630依次排布,具体地,多个消音片630中的至少三个消音片630在第一排气管610内沿移动式发电设备的高度方向依次排布,和/或多个消音片630中的至少三个消音片630在第二排气管620内沿移动式发电设备的行驶方向依次排布,且该至少三个消音片630中,至少两组相邻的消音片630之间的间距不相同,具体地,请参考图2,该至少三个消音片630包括前文所述的第一消音片631和第二消音片632的同时,还包括第三消音片634,且第一消音片631、第三消音片634和第二消音片632依次排布,即第三消音片634位于第一消音片631和第二消音片632之间,在第一消音片631、第三消音片634和第二消音片632的排布方向上,第一消音片631和第三消音片634之间的间距与第三消音片634和第二消音片632之间的间距不相同,通过此种设置方式可以实现多个消音片630中至少三个消音片630之间的非均匀排布,从而有效地调节废气的气流流速,以提高降噪和降低阻力的效果。
75.一种实施例中,在上述至少三个消音片630的排布方向上,即在同一方向上,第一消音片631与排气系统600的第一内壁之间具有上述第二距离,第二消音片632与排气系统600的第一内壁之间具有上述第三距离,该第二距离和第三距离可以相等。
76.另一种实施例中,为进一步有效地调节废气的气流流速,上述第一距离与第二距离不相等,即第一消音片631和第三消音片634之间的间距与第三消音片634和第二消音片632之间的间距不相等的同时,第一距离与第二距离也不相同,由此可实现多个消音片630在排气系统600内的非均匀排布,以进一步提高降噪和降低阻力的效果。
77.一种实施例中,消音片630靠近燃气出口222的一端不设有其他结构,例如后文所述的导流部633。
78.另一种实施例中,请参考图2,消音片630靠近燃气出口222的一端设有导流部633,导流部633的形状为弧形,弧形的导流部633可以更好地给气流以引导作用,从而提高废气排放效率,进而降低燃气轮机220的排气阻力。
79.具体地,第一排气管610的延伸方向与移动式发电设备的行驶方向可以相同,即第一排气管610的延伸方向为水平方向,第二排气管620的延伸方向与移动式发电设备的高度方向可以相同,即第二排气管620的延伸方向为竖直方向,排气系统600还可以包括弧形弯管640,第一排气管610和第二排气管620通过弧形弯管640相连通,即第一排气管610和第二排气管620通过弧形弯管640过渡,导流部633位于该弧形弯管640处,且导流部633的延伸方向与该弧形弯管640的延伸方向相同,以使导流部633起到引导气流的作用。
80.和/或,在第一排气管610和第二排气管620直接相连的情况下,第一排气管610和第二排气管620具有相接处,弧形的导流部633设于该相接处,且该相接处是气体从第一排气管610流向第二排气管620的位置。此时,导流部633的延伸方向与排气系统600内气体在该相接处的流动方向相同,即导流部633的延伸方向与气体自水平方向向竖直方向流动时的流向变化相匹配,气体在第一排气管610和第二排气管620的相接处的流动方向大体与水平方向和竖直方向同时相切。可选地,该弧形的导流部633的圆心角大体为90
°
,由此可使得导流部633在第一排气管610和第二排气管620的相接处更好地起到引导气流的作用。
81.可选地,本技术所公开的移动式发电设备还可以包括润滑系统710和燃料系统720,润滑系统710和燃料系统720设置于运载工具100的两侧或者大梁中间的位置上,润滑系统710用于向发电机210和燃气轮机220提供润滑油,燃料系统720用于向燃气轮机220提供燃料,从而确保发电机210和燃气轮机220能够正常稳定工作。由于储能装置300可以给润滑系统710的润滑油泵供电,这在发电机210和燃气轮机220出现异常停机时,也无需额外的直流润滑系统或者外部供电设备来保证发电机210和燃气轮机220在停机过程中润滑系统710的正常运行。
82.可选地,本技术所公开的移动式发电设备还可以包括散热器730,散热器730用于对润滑系统710的润滑油进行冷却,即散热器730为润滑系统710的冷却系统,散热器730可以设在舱体200上,散热器730通过冷却润滑油,以确保润滑油泵、发电机210和燃气轮机220能够正常稳定工作。
83.可选地,由于压裂现场或者用电场所的地面一般不太平坦,这可能导致运载工具100处于倾斜状态,进而导致舱体200处于倾斜状态,在此种情况下,移动式发电设备还可以包括支撑机构740,支撑机构740设置在运载工具100的侧面,以用于调整整个运载工具100的水平度,进而调整发电机210和燃气轮机220的水平度,以确保发电机210和燃气轮机220能够正常、稳定和安全工作。
84.可选地,本技术还公开一种压裂系统,包括负载模块和供电模块,供电模块与负载模块电连接,以为负载模块供电,从而确保负载模块能够正常工作。
85.可选地,该负载模块可以是前文所述的外部用电设备430,该供电模块可以是发电机组和/或前文所述的移动式发电设备,发电机组具有发电功能。
86.可选地,负载模块可以包括燃气压裂设备和电驱压裂设备,燃气压裂设备和电驱压裂设备可以在压裂现场协同完成水力压裂施工作业,且燃气压裂设备和电驱压裂设备可以互为备用设备,以提升井场压裂作业的稳定性,从而降低现场作业设备故障带来的风险。
87.发电机组可与燃气压裂设备和/或电驱压裂设备电连接,以为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电,具体地,发电机组可以包括相连的燃气轮机和发电机,由于发电机与燃气轮机相连,因此,燃气轮机工作时输出的驱动力可以驱动发电机旋转产生电力,以使发电机组具有发电功能,同时,发电机组通过发电机与燃气压裂设备和/或电驱压裂设备电连接,以使发电机为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电。
88.可选地,该燃气轮机的结构及功能可以和前文所述的燃气轮机220的结构及功能一致,该发电机的结构及功能可以和前文所述的发电机210的结构及功能一致,当然,本技术实施例对此不作具体限制,只要发电机组通过燃气轮机和发电机实现发电功能即可。
89.可选地,发电机组的发电机可以直接与燃气压裂设备和/或电驱压裂设备电连接,以为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电,但当该发电机输送的电压较高或较低时,则可以通过发电机组上的变压器将电压调整至燃气压裂设备和/或电驱压裂设备所需的电压,以为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电。具体地,该发电机可以通过变压器对外输出480v(或者110v等其他电压等级)交流电力。
90.和/或,由于前文所述的移动式发电设备包括发电机210和储能装置300,因此,发电机210可与燃气压裂设备和/或电驱压裂设备电连接,以为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电,即燃气压裂设备和电驱压裂设备可以同时得到发电机210提供的电力,从而确保燃气压裂设备和电驱压裂设备能够正常工作。
91.和/或,储能装置300可与燃气压裂设备和/或电驱压裂设备电连接,以为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电,即燃气压裂设备和电驱压裂设备中的至少一者可以得到储能装置300提供的电力,从而确保燃气压裂设备和电驱压裂设备中的至少一者能够正常工作。
92.在发电机210和储能装置300共同为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备提供电力的情况下,当发电机210和储能装置300中的一者无法为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备提供电力时,也不影响另一者为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备提供电力,即确保燃气压裂设备和/或电驱压裂设备能够始终正常工作。
93.在发电机组和上述移动式发电设备共同为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备提供电力的情况下,当发电机组和上述移动式发电设备中的一者无法为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备提供电力时,也不影响另一者为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备提供电力,即确保燃气压裂设备和/或电驱压裂设备能够始终正常工作。
94.可选地,储能装置300可以仅包括电池310,电池310可以直接与燃气压裂设备和/或电驱压裂设备电连接,以为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电。
95.另一种实施例中,储能装置300还可以包括储能变流器320,储能变流器320可以用作控制电池310的充电和放电过程,以使直流电和交流电能够进行变换,以提高供电电能质量。电池310和储能变流器320电连接,且储能变流器320可与燃气压裂设备和/或电驱压裂设备电连接,即电池310可通过储能变流器320为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电。
96.在该实施例中,储能变流器320可与燃气压裂设备和/或电驱压裂设备直接电连接,即电池310可直接通过储能变流器320为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电,但当燃气压裂设备和/或电驱压裂设备需要的电压较高或较低时,则电池310中的电能通过储能变流器320转换后,再通过上述移动式发电设备的变压器510调整电压,以为燃气压裂设备和/
或电驱压裂设备供电。可选地,该变压器510可以为上文所述的变压器510。
97.同理地,发电机210也可以直接与燃气压裂设备和/或电驱压裂设备电连接,以为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电,但当发电机210输送的电压较高或较低时,则可以通过变压器510将电压调整至燃气压裂设备和/或电驱压裂设备所需的电压,以为燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电。具体地,发电机210可以通过变压器510对外输出480v(或者110v等其他电压等级)交流电力。
98.当储能装置300和发电机210共同给燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电时,即上述移动式发电设备给燃气压裂设备和/或电驱压裂设备供电时,储能装置300提供的电压和发电机210提供的电压可以通过变压器510调整一致后,经过同期实现并机对燃气压裂设备和/或电驱压裂设备进行电力提供。
99.可选地,在发电机210为燃气压裂设备供电时,发电机210输出的480v电力可以直接供给到燃气压裂设备,以用于给燃气压裂设备的启动电机和配套的电气部件进行供电,该电气部件可以是燃气压裂设备的辅助用电系统,例如燃气压裂设备上的润滑系统、加热器和散热器等部件,从而保证燃气压裂设备可以启机运行。可选地,该480v电力也可以直接供给仪表设备、后文所述的气处理设备等现场必要的设备和机组。可选地,发电机组和储能装置300提供的电力也用于给燃气压裂设备的启动电机和配套的电气部件进行供电。
100.可选地,在发电机210为电驱压裂设备供电时,发电机210产生的电力供给到压裂系统的变频器设备,通过变频器设备将电力进行转化后供给到电驱压裂设备,用于给电驱压裂设备提供作业时必要的电力能源,即电驱压裂设备可以有效的利用发电机210剩余的供电容量,以大幅提升作业效率和提升作业的经济性。具体地,发电机210可以对外提供13.8kv(或者其他电压等级)的电力,该13.8kv电力供给到上述变频器设备,由变频器设备将电制转化为3.3kv(或其他负荷电机要求的电制)后供给到电驱压裂设备的主动力电机,最终驱动柱塞泵进行运转作业。
101.进一步地,如果变压器510的容量不足时,也即发电机210对外输出480v的功率无法满足压裂现场对该电制的需求时,可以增加一台变配电设备。将发电机210输出的13.8kv电力供给到变配电设备,由变配电设备所配置的大容量变压器将13.8kv转变为480v,然后对燃气压裂设备和/或电驱压裂设备等设备提供电力。变配电设备除了配置较大容量的变压器外,通常还配备了至少一套开关柜,用于电力的紧急切断或保护(设备工作异常时,或者发生触电、漏电等情况时)。
102.可选地,燃气压裂设备、发电机组的燃气轮机和上述移动式发电设备的燃气轮机220的主要燃料为天然气,该天然气可以是压裂现场获取的天然气,具体地,天然气的来源可以是井场现场的井口气、cng(compressed natural gas,压缩天然气)或者lng(liquefied natural gas,液化天然气)中的一种或者几种,压裂系统还可以包括天然气气源和天然气处理设备,天然气气源通过天然气处理设备将天然气中的水分、颗粒物等处理后供给到燃气压裂设备和燃气轮机220。
103.可选地,压裂系统还可以包括电驱混砂设备和电驱混配设备,发电机组和上述移动式发电设备可以共同给电驱混砂设备、电驱混配设备以及天然气处理设备提供必要的电力,从而实现整个水力压裂过程中仅需要天然气一种燃料供应即可。
104.同时,本技术将发电机组和/或上述移动式发电设备参与到井场水力压裂作业可
以很好的解决单纯使用燃气压裂设备无法解决的外部供电问题,这改善了压裂作业过程中需要提供天然气和柴油两种燃料的现状,即本技术中,在压裂现场仅使用天然气就可以驱动发电机组的燃气轮机和上述移动式发电设备的燃气轮机220工作,进而带动发电机组的发电机发电、带动上述移动式发电设备的发电机210发电和驱动燃气压裂设备进行压裂工作,并且本技术采用的发电机组和/或上述移动式发电设备的供电质量均优于常规的柴油发电机组或往复式燃气发电机组。
105.本技术上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同,各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾,均可以组合形成更优的实施例,考虑到行文简洁,在此则不再赘述。
106.以上所述仅为本技术的实施例而已,并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说,本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本技术的权利要求范围之内。