CN102242677A - 一种钻井用双燃料发动机的电控控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种钻井用双燃料发动机的电控控制方法及装置是双燃料发动机的电控控制技术，它解决了目前钻井用双燃料自动控制装置以一种燃油最低位置曲线为控制的模式，能够方便的根据不同的钻井工况控制不同燃油最低位置曲线，实现在各种工况下的最佳油气比例控制；其结构关系是：24伏电源的进口与充电器的出口连接，充电器的入口与外接220伏高压电源连接；信号采集系统电源入口与电控控制箱的24伏电源串联连接，信号输出口与双燃料控制器、工况控制器输入口并联连接，工况控制箱内的三个负荷按钮与电控控制箱内的工况控制器输入口连接；工况控制器的输出口与双燃料控制器的输入口连接；双燃料控制器的输出口与柴油调速器、燃气分配执行阀的输入口连接。

Description

一种钻井用双燃料发动机的电控控制方法及装置
一、技术领域：本发明涉及双燃料发动机的电控控制技术，尤其是一种钻井用双燃料发动机的电控控制方法及装置。
二、背景技术：目前，柴油/天然气双燃料发动机控制方法和电控装置是对柴油控制系统和天然气控制系统分别进行控制柴油与天然气的进气比例为控制手段，其主要特征是由油门位置信号作为主要信号源，以转速在较大范围内变化下达到调节负荷的目的。而钻井用发动机在预知工况下工作，油门位置固定不变，通过稳定转速达到负荷调节的目标。两者有本质的区别，此种电控系统不能应用于钻井双燃料发动机。
目前正在使用的钻井用双燃料发动机的电控系统，以通过控制柴油最低位置曲线为手段，根据负荷和转速的变化调节燃气阀开度，使燃油和燃气的供应量逐渐逼近期望值，实现燃油和燃气的供应的动态调整。但在实际应用中存在的最大缺陷为：柴油最低位置曲线的的控制点在钻井各个工况下不能达到最佳兼容工作状态，必须根据钻井工况进行手动调整柴油最低位置曲线，才能满足钻井工况的需求。此种控制模式造成实际操作的困难和现场操作的不准确性，难以实现控制所预期的目标。
三、发明内容：本发明的目的是提供一种操作方便、安全可靠、实用性较强的一种钻井用双燃料发动机的电控控制方法及装置，它解决了目前钻井用双燃料自动控制装置以一种燃油最低位置曲线为控制的模式，能够方便的根据不同的钻井工况控制不同燃油最低位置曲线，实现在各种工况下的最佳油气比例控制。本发明的目的是这样实现的：它是由转速传感器、水温传感器、燃气阀开度传感器、排气温度传感器、工况控制箱、一般负荷按钮、大负荷按钮、突击负荷按钮、电控控制箱、双燃料控制器、工况控制器、电瓶、充电器、柴油调速器、燃气分配执行阀、工况预知手动模式、工况控制箱、双燃料控制模式、双燃料操作箱、纯柴油模式、传感器信号采集、工况控制器、双燃料控制器、自动控制模式、控制燃油量、计算燃气量、燃气控制阀和调速器连接而成，24伏电源的进口与充电器的出口连接，充电器的入口与外接220伏高压电源连接；信号采集系统由转速传感器、水温传感器、燃气阀开度传感器、排气温度传感器连接而成，其电源入口与电控控制箱的24伏电源串联连接，信号输出口与双燃料控制器、工况控制器输入口并联连接，工况控制箱内的一般负荷按钮、大负荷按钮、突击负荷按钮三个负荷按钮与电控控制箱内的工况控制器输入口连接；工况控制器的输出口与双燃料控制器的输入口连接；双燃料控制器的输出口与柴油调速器、燃气分配执行阀的输入口连接。
双燃料操作箱分别与纯柴油模式、双燃料控制模式连接，双燃料控制模式与工况控制箱连接，工况控制箱与工况预知手动模式连接；工况预知手动模式与工况控制器连接；传感器信号采集分别与工况控制器、自动控制模式连接；工况控制器与双燃料控制器连接，双燃料控制器与自动控制模式连接，自动控制模式与控制燃油量、计算燃气量连接，控制燃油量、计算燃气量分别与传感器信号采集、燃气控制阀、调速器连接。
双燃料操作箱分别控制纯柴油模式和双燃料控制模式，当启动双燃料模式后，进入双燃料工作状态并默认工况控制箱的一般负荷按钮的工作状态；工况控制箱内有一般负荷按钮、大负荷按钮、突击负荷按钮三个按钮，根据所选择的工况按钮，进入工况预知手动模式，其信号对工况控制器发出工况指令，工况控制器根据工况按钮的指令和传感器信号采集的数据，把信号输出给双燃料控制器，双燃料控制器根据传感器采集的信号和工况控制器的信号，进入自动控制模式，分别控制燃油量和计算进气量，柴油调速器执行指令信号从而控制柴油调速器在一种最低油门位置曲线内工作，燃气控制阀根据指令信号，控制气量大小。双燃料控制器再由传感器采集的信号进行动态控制油、气的比例，从而达到工况预知手动模式与自动控制模式相结合的控制方法，实现在不同钻井工况下双燃料发动机油、气比例的精确控制。
本发明的意义是：使钻井用双燃料发动机在各个工况下达到油气比例的最佳控制状态，不仅使燃油综合替代率升高，而且保证了油气当量值的稳定，经济性更好，操作更加方便；本控制系统还满足了作为特殊钻井作业的突击负载的要求，避免了其它双燃料电控系统在突击负载下使发动机熄火或出现故障的问题，提高了高危钻井作业的操作安全性。
四、附图说明：图1为一种钻井用双燃料发动机的电控控制装置的方块图，图中1、转速传感器  2、水温传感器  3、燃气阀开度传感器4、排气温度传感器  5、工况控制箱  6、一般负荷按钮  7、大负荷按钮  8、突击负荷按钮  9、电控控制箱  10、双燃料控制器11、工况控制器  12、电瓶  13、充电器  14、柴油调速器  15、燃气分配执行阀
图2为一种钻井用双燃料发动机的电控控制装置的电控模式示意图，图中16、工况预知手动模式  17、工况控制箱  18、双燃料控制模式  19、双燃料操作箱  20、纯柴油模式  21、传感器信号采集  22、工况控制器  23、双燃料控制器  24、自动控制模式25、控制燃油量、计算燃气量  26、燃气控制阀  27、调速器
五、具体实施方式：实施例1、本发明由转速传感器1、水温传感器2、燃气阀开度传感器3、排气温度传感器4、工况控制箱5、一般负荷按钮6、大负荷按钮7、突击负荷按钮8、电控控制箱9、双燃料控制器10、工况控制器11、电瓶12、充电器13、柴油调速器14、燃气分配执行阀15、工况预知手动模式16、工况控制箱17、双燃料控制模式18、双燃料操作箱19、纯柴油模式20、传感器信号采集21、工况控制器22、双燃料控制器23、自动控制模式24、控制燃油量、计算燃气量25、燃气控制阀26和调速器27连接而成，24伏电源12的进口与充电器13的出口连接，充电器13的入口与外接220伏高压电源连接；信号采集系统由转速传感器1、水温传感器2、燃气阀开度传感器3、排气温度传感器4连接而成，其电源入口与电控控制箱9的24伏电源串联连接，信号输出口与双燃料控制器10、工况控制器11输入口并联连接，工况控制箱5内的一般负荷按钮6、大负荷按钮7、突击负荷按钮8三个负荷按钮与电控控制箱9内的工况控制器11输入口连接；工况控制器11的输出口与双燃料控制器10的输入口连接；双燃料控制器11的输出口与柴油调速器14、燃气分配执行阀15的输入口连接。
实施例2、双燃料操作箱19分别与纯柴油模式20、双燃料控制模式18连接，双燃料控制模式18与工况控制箱17连接，工况控制箱17与工况预知手动模式16连接；工况预知手动模式16与工况控制器22连接；传感器信号采集21分别与工况控制器22、自动控制模式24连接；工况控制器22与双燃料控制器23连接，双燃料控制器23与自动控制模式24连接，自动控制模式24与控制燃油量、计算燃气量25连接，控制燃油量、计算燃气量25分别与传感器信号采集21、燃气控制阀26、调速器27连接。
实施例3、双燃料操作箱19分别控制纯柴油模式20和双燃料控制模式18，当启动双燃料模式18后，进入双燃料工作状态并默认工况控制箱17的一般负荷按钮6的工作状态；工况控制箱17内有一般负荷按钮6、大负荷按钮7、突击负荷按钮8三个按钮，根据所选择的工况按钮，进入工况预知手动模式16，其信号对工况控制器22发出工况指令，工况控制器22根据工况按钮的指令和传感器信号采集21的数据，把信号输出给双燃料控制器23，双燃料控制器23根据传感器采集的信号21和工况控制器22的信号，进入自动控制模式24，分别控制燃油量和计算进气量25，柴油调速器27执行指令信号从而控制柴油调速器在一种最低油门位置曲线内工作，燃气控制阀26根据指令信号，控制气量大小。双燃料控制器23再由传感器采集的信号进行动态控制油、气的比例，从而达到工况预知手动模式与自动控制模式相结合的控制方法，实现在不同钻井工况下双燃料发动机油、气比例的精确控制。

Claims (3)

1.一种钻井用双燃料发动机的电控控制装置，它是由转速传感器(1)、水温传感器(2)、燃气阀开度传感器(3)、排气温度传感器(4)、工况控制箱(5)、一般负荷按钮(6)、大负荷按钮(7)、突击负荷按钮(8)、电控控制箱(9)、双燃料控制器(10)、工况控制器(11)、电瓶(12)、充电器(13)、柴油调速器(14)、燃气分配执行阀(15)、工况预知手动模式(16)、工况控制箱(17)、双燃料控制模式(18)、双燃料操作箱(19)、纯柴油模式(20)、传感器信号采集(21)、工况控制器(22)、双燃料控制器(23)、自动控制模式(24)、控制燃油量、计算燃气量(25)、燃气控制阀(26)和调速器(27)连接而成，其特征是：24伏电源(12)的进口与充电器(13)的出口连接，充电器(13)的入口与外接220伏高压电源连接；信号采集系统由转速传感器(1)、水温传感器(2)、燃气阀开度传感器(3)、排气温度传感器(4)连接而成，其电源入口与电控控制箱(9)的24伏电源串联连接，信号输出口与双燃料控制器(10)、工况控制器(11)输入口并联连接，工况控制箱(5)内的一般负荷按钮(6)、大负荷按钮(7)、突击负荷按钮(8)三个负荷按钮与电控控制箱(9)内的工况控制器(11)输入口连接；工况控制器(11)的输出口与双燃料控制器(10)的输入口连接；双燃料控制器(11)的输出口与柴油调速器(14)、燃气分配执行阀(15)的输入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种钻井用双燃料发动机的电控控制装置，其特征是：双燃料操作箱(19)分别与纯柴油模式(20)、双燃料控制模式(18)连接，双燃料控制模式(18)与工况控制箱(17)连接，工况控制箱(17)与工况预知手动模式(16)连接；工况预知手动模式(16)与工况控制器(22)连接；传感器信号采集(21)分别与工况控制器(22)、自动控制模式(24)连接；工况控制器(22)与双燃料控制器(23)连接，双燃料控制器(23)与自动控制模式(24)连接，自动控制模式(24)与控制燃油量、计算燃气量(25)连接，控制燃油量、计算燃气量(25)分别与传感器信号采集(21)、燃气控制阀(26)、调速器(27)连接。
3.权利要求1所述一种钻井用双燃料发动机电控控制装置的控制方法，其特征是：双燃料操作箱(19)分别控制纯柴油模式(20)和双燃料控制模式(18)，当启动双燃料模式(18)后，进入双燃料工作状态并默认工况控制箱(17)的一般负荷按钮(6)的工作状态；工况控制箱(17)内有一般负荷按钮(6)、大负荷按钮(7)、突击负荷按钮(8)三个按钮，根据所选择的工况按钮，进入工况预知手动模式(16)，其信号对工况控制器(22)发出工况指令，工况控制器(22)根据工况按钮的指令和传感器信号采集(21)的数据，把信号输出给双燃料控制器(23)，双燃料控制器(23)根据传感器采集的信号(21)和工况控制器(22)的信号，进入自动控制模式(24)，分别控制燃油量和计算进气量(25)，柴油调速器(27)执行指令信号从而控制柴油调速器在一种最低油门位置曲线内工作，燃气控制阀(26)根据指令信号，控制气量大小；双燃料控制器(23)再由传感器采集的信号进行动态控制油、气的比例，从而达到工况预知手动模式与自动控制模式相结合的控制方法，实现在不同钻井工况下双燃料发动机油、气比例的精确控制。
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