CN113187608A - 涡轮压裂系统及其控制方法、控制设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮压裂系统及其控制方法、控制设备和存储介质。所述涡轮压裂系统，包括：N个涡轮压裂设备，每个所述涡轮压裂设备包括涡轮发动机；燃气供应设备，连接于N个所述涡轮发动机，所述燃气供应设备配置为供应燃气并且将所述燃气分配给N个所述涡轮发动机作为气体燃料；以及燃液供应设备，连接于所述N个涡轮发动机中的至少一个并且配置为当所述燃气的流量和压力中的至少一个减少时，向所述N个涡轮压裂设备中的至少一个提供液体燃料。采用上述涡轮压裂系统，可以实现自动作业，避免切换不及时而产生的整车组停机问题。

Description

涡轮压裂系统及其控制方法、控制设备和存储介质
技术领域
本公开实施例涉及一种涡轮压裂系统及其控制方法、控制设备和计算机可读存储介质。
背景技术
在利用涡轮发动机驱动柱塞泵的水力压裂系统中，通过涡轮发动机驱动柱塞泵。涡轮发动机的燃料可以是柴油，也可以是天然气，使用天然气有很大的成本优势，所以在实际生产中最多使用的是燃气。
发明内容
根据本公开第一方面，提供一种涡轮压裂系统，所述涡轮压裂系统，包括：N个涡轮压裂设备，每个所述涡轮压裂设备包括涡轮发动机，N为大于或等于2的整数；燃气供应设备，连接于N个所述涡轮发动机，所述燃气供应设备配置为供应燃气并且将所述燃气分配给N个所述涡轮发动机作为气体燃料；以及燃液供应设备，连接于所述N个涡轮发动机中的至少一个并且配置为当所述燃气的流量和压力中的至少一个减少时，向所述N个涡轮压裂设备中的至少一个提供液体燃料。
至少一个实施例中，所述涡轮压裂系统还包括测控设备，所述测控设备包括：数据采集装置，信号连接于所述燃气供应设备，所述数据采集装置配置为采集所述燃气的第一燃气数据并且发送所述第一燃气数据到所述数据处理装置；以及数据处理装置。所述数据处理装置包括：比较判断单元，信号连接于所述数据采集装置，所述比较判断单元配置为比较所述第一燃气数据与第一阈值并且判断所述第一燃气数据是否小于所述第一阈值；其中，所述第一燃气数据包括所述燃气的压力和流量中的至少一种，所述第一阈值包括对应于所述压力的第一压力阈值和对应于所述流量的第一流量阈值中的至少一种；以及控制单元，信号连接于所述比较判断单元，所述控制单元配置为响应于所述第一燃气数据小于所述第一阈值，选择所述N个涡轮发动机中的至少一个并且生成第一燃料切换信号；其中，所述第一燃料切换信号用于将所述N个涡轮发动机中的至少一个的所述气体燃料切换为液体燃料。
至少一个实施例中，所述涡轮压裂系统还包括燃液储存装置，所述燃液储存装置设置在所述涡轮压裂设备上并且连接于所述涡轮发动机，所述燃液供应设备通过所述燃液储存装置向所述涡轮发动机提供所述液体燃料；每个所述涡轮压裂设备还包括与所述涡轮发动机信号连接的本地控制装置；所述控制单元还配置为将所述第一燃料切换信号发送给与被选择的所述至少一个涡轮发动机信号连接的所述本地控制装置；所述本地控制装置配置为根据所述第一燃料切换信号，将被选择的所述至少一个涡轮发动机的气体燃料切换为所述液体燃料；其中所述液体燃料由连接于所述被选择的所述至少一个涡轮发动机的所述燃液储存装置所提供。
至少一个实施例中，所述涡轮压裂系统还包括燃气输送装置，所述燃气输送装置设置在所述涡轮压裂设备上并且连接于所述涡轮发动机，所述燃气供应设备通过所述燃气输送装置向所述涡轮压裂设备提供所述气体燃料；所述本地控制装置包括本地控制单元和切换单元；所述本地控制单元配置为接收所述第一燃料切换信号并且控制所述切换单元以实现从所述气体燃料切换到所述液体燃料；所述切换单元分别连接于设置在同一所述涡轮压裂设备上的所述燃液储存装置和所述燃气输送装置，并且配置为在所述本地控制单元的控制下，从所述燃气输送装置切换到所述燃液储存装置。
至少一个实施例中，所述被选择的所述至少一个涡轮发动机包括具有最长可运行时间的涡轮发动机；所述具有最长可运行时间的涡轮发动机满足以下三个条件中的至少一个：所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量最大；所述涡轮发动机的负载最小；以及所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量与所述涡轮发动机的负载的比值最高。
至少一个实施例中，所述数据采集装置还配置为采集所述燃气的第二燃气数据并且发送所述第二燃气数据到所述数据处理装置，其中所述第二燃气数据包括所述第一燃气数据的变化率；所述比较判断单元还配置为比较所述第二燃气数据与变化率阈值，并且发送比较结果给所述控制单元；所述控制单元还配置为根据所述比较结果调整所述涡轮压裂系统的总排量。
至少一个实施例中，所述第一燃气数据的变化率包括所述第一燃气数据的下降率，所述变化率阈值包括所述第一燃气数据的下降率阈值；所述比较判断单元还配置为比较所述第二燃气数据与所述第一燃气数据的下降率阈值，判断所述第二燃气数据是否大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值；所述控制单元还配置为响应于所述第二燃气数据大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值，生成用于降低所述涡轮压裂系统的总排量的第一降低排量信号。
至少一个实施例中，所述燃液供应设备包括N个燃液储存装置，所述N个燃液储存装置一一对应地设置在所述N个涡轮压裂设备上并且一一对应地连接于所述涡轮发动机；所述数据采集装置还配置为采集全部所述N个燃液储存装置中储存的液体燃料的当前液体总量，并且发送所述当前液体总量到所述数据处理装置；所述比较判断单元还配置为比较所述当前液体总量与所述液体总量阈值，判断所述当前液体总量是否小于所述液体总量阈值；所述控制单元还配置为响应于所述当前液体总量小于所述液体总量阈值，生成用于降低所述涡轮压裂系统的总排量的第二降低排量信号。
至少一个实施例中，所述比较判断单元还配置为：响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第一阈值，判断是否存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机；以及响应于存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机，比较所述第一燃气数据是否大于或等于第二阈值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值。所述控制单元还配置为：响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第二阈值，生成第二燃料切换信号，所述第二燃料切换信号用于将所述涡轮发动机的所述液体燃料切换回所述气体燃料。
至少一个实施例中，所述控制单元还配置为获取已切换为所述液体燃料的涡轮发动机的数量M，M为小于N的正整数；所述控制单元还配置为在M个涡轮发动机中选择具有最短可运行时间的涡轮发动机，并且生成所述第二燃料切换信号，所述第二燃料切换信号用于将所述具有最短可运行时间的涡轮发动机的所述液体燃料切换回为气体燃料。所述具有最短可运行时间的涡轮发动机满足以下三个条件中的至少一个：所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量最小；所述涡轮发动机的负载最大；以及所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量与所述涡轮发动机的负载的比值最低。
本公开第二方面提供了一种涡轮压裂系统的控制方法。包括：采集燃气的第一燃气数据，其中所述燃气分配给N个所述涡轮发动机并且用作N个所述涡轮发动机的气体燃料，N为大于或等于2的整数；根据所述第一燃气数据，判断所述燃气的流量和压力中的至少一个是否减少；以及响应于所述燃气的流量和压力中的至少一个减少，向所述N个涡轮压裂设备中的至少一个提供液体燃料。
至少一个实施例中，所述根据所述第一燃气数据，判断所述燃气的流量和压力中的至少一个是否减少包括：比较所述第一燃气数据与第一阈值，并且判断所述第一燃气数据是否小于所述第一阈值；其中，所述第一燃气数据包括所述燃气的压力和流量中的至少一种，所述第一阈值包括对应于所述压力的第一压力阈值和对应于所述流量的第一流量阈值中的至少一种。所述响应于所述燃气的流量和压力中的至少一个减少，向所述N个涡轮压裂设备中的至少一个提供液体燃料包括：响应于所述第一燃气数据小于所述第一阈值，选择所述N个涡轮发动机中的至少一个，并且将所述N个涡轮发动机中的至少一个的所述气体燃料切换为液体燃料。
至少一个实施例中，所述响应于所述第一燃气数据小于所述第一阈值，选择所述N个涡轮发动机中的至少一个，并且将所述N个涡轮发动机中的至少一个的所述气体燃料切换为液体燃料包括：在所述N个涡轮发动机中选择具有最长可运行时间的涡轮发动机，并且将所述具有最长可运行时间的涡轮发动机的所述气体燃料切换为液体燃料。其中，所述具有最长可运行时间的涡轮发动机满足以下三个条件中的至少一个：所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量最大；所述涡轮发动机的负载最小；以及所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量与所述涡轮发动机的负载的比值最高。
至少一个实施例中，涡轮压裂系统的控制方法还包括：判断是否全部所述N个涡轮发动机的气体燃料均切换为液体燃料。
至少一个实施例中，涡轮压裂系统的控制方法，还包括：响应于全部所述N个涡轮发动机的气体燃料均切换为液体燃料，采集所述燃气的第二燃气数据，其中所述第二燃气数据包括所述第一燃气数据的变化率；比较所述第二燃气数据与变化率阈值；以及根据比较结果，调整所述涡轮压裂系统的总排量。
至少一个实施例中，所述第一燃气数据的变化率包括所述第一燃气数据的下降率，所述变化率阈值包括所述第一燃气数据的下降率阈值。所述比较所述第二燃气数据与变化率阈值包括：比较所述第二燃气数据与所述第一燃气数据的下降率阈值，判断所述第二燃气数据是否大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值。所述根据比较结果，调整所述涡轮压裂系统的总排量包括：响应于所述第二燃气数据大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值，降低所述涡轮压裂系统的总排量。
至少一个实施例中，涡轮压裂系统的控制方法还包括：响应于全部所述N个涡轮发动机的气体燃料均切换为液体燃料，采集全部所述N个涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体总量；比较所述当前液体总量与液体总量阈值；以及根据比较结果，调整所述涡轮压裂系统的总排量。
至少一个实施例中，所述比较所述当前液体总量与液体总量阈值包括：比较所述当前液体总量与所述液体总量阈值，判断所述当前液体总量是否小于所述液体总量阈值。所述根据比较结果，调整所述涡轮压裂系统的总排量包括：响应于所述当前液体总量小于所述液体总量阈值，降低所述涡轮压裂系统的总排量。
至少一个实施例中，涡轮压裂系统的控制方法还包括：响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第一阈值，判断是否存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机；响应于存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机，比较所述第一燃气数据是否大于或等于第二阈值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值；响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第二阈值，将所述涡轮发动机的液体燃料的切换回所述气体燃料。
本公开第三方面提供一种控制设备，包括：处理器；和存储器，其中，所述存储器中存储有计算机可执行代码，所述计算机可执行代码配置在被所述处理器执行时，执行前述任一实施例所述的涡轮压裂系统的控制方法。
本公开第四方面提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行代码，所述计算机可执行代码在被处理器执行时，使得处理器执行根据前述任一实施例所述的涡轮压裂系统的控制方法。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1A为根据本公开实施例提供的涡轮压裂系统的示意图；
图1B为根据本公开另一实施例提供的涡轮压裂系统的示意图；
图2为根据本公开实施例提供的涡轮压裂设备的示意图；
图3为根据本公开实施例提供的测控设备的示意图；
图4为根据本公开实施例提供的涡轮压裂系统的控制方法的流程图；
图5为根据本公开另一实施例提供的涡轮压裂系统的控制方法的流程图；
图6为根据本公开再一实施例提供的涡轮压裂系统的控制方法的流程图；
图7为根据本公开又一实施例提供的涡轮压裂系统的控制方法的流程图；
图8为根据本公开实施例提供的控制设备的示意图；
图9为根据本公开实施例提供的存储介质的示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
目前，在燃气涡轮发动机中，除了采用压缩天然气(CNG)，还可以采用液化天然气(LNG)。天然气的供给方式有多种，例如可以由CNG槽车经CNG调压设备输送给涡轮发动机，或由LNG槽车经LNG气化输送设备输送给涡轮发动机等。当切换槽车时，有时候会存在供给侧的天然气不足的问题。这时，需要操作人员根据井场的现场情况，手动切换燃料。如果手动切换失败或切换不及时，不但有可能造成涡轮压裂设备无法继续工作(例如停车)，还无法保证操作人员的作业安全。
本公开至少一个实施例提供一种涡轮压裂系统，包括：N个涡轮压裂设备，每个所述涡轮压裂设备包括涡轮发动机，N为大于或等于2的整数；燃气供应设备，连接于N个所述涡轮发动机，所述燃气供应设备配置为供应燃气并且将所述燃气分配给N个所述涡轮发动机作为气体燃料；以及燃液供应设备，连接于所述N个涡轮发动机中的至少一个并且配置为当所述燃气的流量和压力中的至少一个减少时，向所述N个涡轮压裂设备中的至少一个提供液体燃料。
在本公开至少一个实施例提供的涡轮压裂系统中，当所述燃气的流量和压力中的至少一个减少时，燃液供应设备向所述N个涡轮压裂设备中的至少一个提供液体燃料。也就是，当燃气供应设备提供的燃气不足时，可控制燃液供应设备自动向涡轮发动机提供液体燃料，这样可保证N个涡轮压裂设备的正常工作，使涡轮压裂系统能维持正常的排量输出。而且，由于从气体燃料到液体燃料之间的切换为自动完成，提高操作人员的作业安全，减少手动操作强度。
本公开实施例中，提供给涡轮发动机的燃料包括可以燃烧的气体燃料(简称燃气)或可以燃烧的液体燃料(简称燃液)。例如，燃气包括压缩天然气(CNG)。例如，燃液包含柴油、生物燃油或液化天然气(LNG)等。
本公开实施例中，通过采集从燃气供应设备中输出的燃气的相关状态数据，例如燃气的压力和/或流量，可以判断出燃气的供给状态，进而可以根据该供给状态，实现从气体燃料到液体燃料的自动切换。
下面通过几个具体的实施例对本公开进行说明。为了保持本公开实施例以下的说明清楚且简明，可省略已知功能和已知部件的详细说明。当本公开实施例的任一部件在一个以上的附图中出现时，该部件在每个附图中可以由相同的参考标号表示。
图1A为根据本公开实施例提供的涡轮压裂系统的示意图。如图1A所示，涡轮压裂系统1包括N个涡轮压裂设备A、燃气供应设备10和燃液供应设备20，N为大于或等于2的整数。例如，N个涡轮压裂设备分别是涡轮压裂设备A1、A2……An。每个涡轮压裂设备A包括涡轮发动机100。本公开实施例中，涡轮压裂设备为车载或半挂车载或者橇装。例如，涡轮压裂设备包括涡轮压裂车。例如，涡轮压裂设备包括由多个涡轮压裂车组成的涡轮压裂车队。
例如，所述涡轮压裂设备A还包括柱塞泵101，涡轮发动机100与柱塞泵101连接，从而将涡轮发动机100产生的动能传送给柱塞泵101。在一个示例中，涡轮压裂设备A还可包括设置在涡轮发动机100和柱塞泵101之间的减速箱和传动机构(未示出)。涡轮发动机100的输出端连接减速箱，减速箱与柱塞泵101之间通过传动机构传动连接。相比传统的以柴油发动机为动力源的压裂设备，通过涡轮发动机驱动柱塞泵，功率体积比大，占地面积小，使整个压裂设备的压裂装置数量和占地面积都大幅减少。
如图1A所示，燃气供应设备10连接于N个所述涡轮发动机，所述燃气供应设备10配置为供应燃气并且将所述燃气分配给N个所述涡轮发动机作为气体燃料。
图2为根据本公开实施例提供的涡轮压裂设备的示意图。
如图1A和图2所示，例如，涡轮压裂系统1还包括燃气输送装置103。所述燃气输送装置103连接于所述涡轮发动机100。所述燃气供应设备10通过所述燃气输送装置103向所述涡轮压裂设备A提供所述气体燃料。也就是，燃气输送装置103的一端与燃气供应设备10连接，另一端与涡轮压裂设备100连接。这样，当燃气供应设备10中的燃气减少时，可以通过控制涡轮压裂设备A上的燃气输送装置103，实现对输送到涡轮发动机100内的气体燃料的控制(例如由气体燃料切换为液体燃料)。
例如，所述燃气输送装置包括输送管道。所述输送管道例如包括总管道和与总管道连接的多个分支管道，总管道的一端与燃气供应设备10连通，另一端与多个分支管道连通，每个分支管道与一个涡轮发动机连通。这样，燃气供应设备10可以将燃气分配到N个涡轮发动机中。
本公开实施例中，燃气供应设备10例如为CNG槽车，CNG槽车的数量可以是一台或多台。例如，燃气供应设备10通过N个燃气输送装置103一一对应将燃气输送给N个涡轮发动机，这样可以防止气体输送过程中不会泄露，提高安全性。
可选地，在CNG槽车和燃气输送装置103之间还设置有CNG调压设备，所述天然气由CNG槽车经CNG调压设备调压后输送给涡轮发动机100。这样，可以根据实际生产所需，方便调节燃气压力。
例如，输送装置燃气输送装置103的数量为N个，N个燃气输送装置103与N个涡轮发动机100一一对应地连接。可以理解的是，图1A中示出的N个燃气输送装置仅为示意性的，所述燃气输送装置103的数量可以比N更大或更小。例如，当燃气输送装置103的数量小于N个时，每个燃气输送装置103可同时向两个或两个以上涡轮发动机100提供气体燃料。本公开实施例中，当采用N个燃气输送装置103时，有利于对N个涡轮发动机100的气体燃料实现单独控制，因此为优选。
例如，燃液供应设备10连接于所述N个涡轮发动机中的至少一个并且配置为当所述燃气的流量和压力中的至少一个减少时，向所述N个涡轮压裂设备A中的至少一个提供液体燃料。由于燃气的流量和压力中的至少一个减少时，输送到多个燃气输送装置103中的气体燃料的流量和压力也会相应减少，如果不提供液体燃料，很可能会出现设备停机问题。本公开实施例中，通过利用燃液供应设备10向所述N个涡轮压裂设备A中的至少一个提供液体燃料，能够避免上述停机问题，有效保证了涡轮压裂设备A的正常工作。
例如，如图1A和图2所示，涡轮压裂系统1还包括燃液储存装置102，所述燃液储存装置102设置在所述涡轮压裂设备A上并且连接于所述涡轮发动机100。所述燃液供应设备20通过所述燃液储存装置102向所述涡轮发动机提供所述液体燃料。也就是，燃液储存装置102的一端与燃液供应设备20连接，另一端与涡轮压裂设备100连接。
本公开实施例中，燃液供应设备20例如为柴油车，柴油车的数量可以是一台或多台。例如，燃液供应设备20可以通过燃液输送装置与燃液储存装置102连接，这样可以防止液体输送过程中不会泄露，提高安全性。
例如，燃液储存装置102的数量为N个，N个燃液储存装置102与N个涡轮发动机100一一对应地连接。可以理解的是，图1A中示出的N个燃液储存装置102仅为示意性的，所述燃液储存装置102的数量可以比N更大或更小。例如，当燃液储存装置102的数量小于N个时，每个燃液储存装置102可同时向两个或两个以上涡轮发动机100提供液体燃料。本公开实施例中，当采用N个燃液储存装置102时，有利于对N个涡轮发动机100的液体燃料实现单独控制，因此为优选。
图1B为根据本公开另一实施例提供的涡轮压裂系统的示意图。与图1A的涡轮压裂系统相比，图1B中没有设置独立的燃液供应设备20，取而代之的是，燃液供应设备20包括设置在每个涡轮压裂设备A上的燃液储存装置102。也就是，燃液供应设备20包括N个燃液储存装置102，N个燃液储存装置102与N个涡轮发动机一一对应地连接。由于每个燃液储存装置102存储有燃液，可以向与其对应的涡轮压裂设备A提供燃液。
当涡轮压裂系统设备A为涡轮压裂车时，燃液储存装置102可随着涡轮压裂车一起移动，这样能在移动时对涡轮发动机100持续提供燃液，更适于涡轮压裂设备在不同场合下的使用。
图3为根据本公开实施例提供的测控设备的示意图。图3中的测控设备既可以应用到图1A的涡轮压裂系统中，也可以应用到图1B的涡轮压裂系统中。下面以应用到图1A的涡轮压裂系统为例进行说明。
例如，如图1A和图3所示，涡轮压裂系统1还包括测控设备30。例如，测控设备30包括：数据采集装置110和数据处理装置120。数据采集装置110信号连接于所述燃气供应设备10。所述数据采集装置110配置为采集所述燃气的第一燃气数据并且发送所述第一燃气数据到所述数据处理装置120。
例如，数据采集装置110的一端与燃气供应设备10连接，另一端与数据处理装置120信号连接。这样，由燃气供应设备10输出的燃气可被数据采集装置110实时采集以生成第一燃气数据，之后，数据采集装置110再将采集到的第一燃气数据发送给数据处理装置120。
例如，所述第一燃气数据包括所述燃气的压力和流量中的至少一种。也就是，数据采集装置110可以配置为仅采集燃气压力，或仅采集燃气流量，或采集燃气压力和燃气流量二者。本领域技术人员可以根据实际需要来确定需要采集的燃气数据的种类，本公开实施例对此不做具体限定。
例如，数据采集装置110包括用于测量燃气压力的器件，例如压力传感器等。在另一个示例中，数据采集装置110包括用于测量燃气流量的器件，例如气体流量计等。可以理解的是，本公开实施例对于测量燃气压力或燃气流量的器件不做具体限定，只要能实现上述测量功能的器件均可以应用于本申请实施例中。
例如，如图3所示，数据处理装置120包括比较判断单元121和控制单元122。比较判断单元121信号连接于所述数据采集装置110。所述比较判断单元121配置为比较所述第一燃气数据与第一阈值并且判断所述第一燃气数据是否小于所述第一阈值。例如，所述第一阈值包括对应于所述压力的第一压力阈值和对应于所述流量的第一流量阈值中的至少一种。
例如，比较判断单元包括比较电路。可选地，比较判断单元还包括放大器、滤波器、模数转换器等，从而更好地实现对所采集的燃气数据的比较和处理。例如，控制单元包括控制器。
例如，当第一燃气数据为燃气压力时，比较判断单元121配置为比较所述燃气压力与第一压力阈值。例如，当第一燃气数据为燃气流量时，比较判断单元121配置为比较所述燃气流量与第一流量阈值。例如，当第一燃气数据包括燃气流量和燃气流量二者时，比较判断单元121配置为比较燃气压力与第一压力阈值并且比较所述燃气流量与第一流量阈值。
这样，通过将第一燃气数据与第一阈值进行比较后，可以判断出所述第一燃气数据是否小于所述第一阈值，由此确认从燃气供应设备10中输出的燃气的流量或压力是否减少。在实际作业时，由于对流量的检测可能比对压力的检测的精度好且更直观，因此，将第一燃气数据设为燃气流量并且与第一燃气阈值进行比较为优选。
例如，所述第一压力阈值包括标准压力的90％至95％，所述第一流量阈值包括标准流量的90％至95％。进一步地，所述第一压力阈值为标准压力的95％，所述第一流量阈值为标准流量的95％。实际生产中，标准压力和标准流量是指在水力压裂领域中所采用的燃气的压力或流量的设计参数。第一压力阈值可以看作是涡轮压裂设备的报警范围。无论是压力还是流量，如果阈值的下限值设置的较低(例如80％)，则会造成切换失效。如果上限值设置的较高(例如98％)，则没有缓冲的空间，会造成频繁切换，不利于设备的正常稳定工作。因此，采用标准压力的90％至95％和/或标准流量的90％至95％较为优选。
例如，如图3所示，比较判断单元121将比较结果发送给控制单元122。控制单元122信号连接于所述比较判断单元121。所述控制单元122配置为响应于所述第一燃气数据小于所述第一阈值，选择所述N个涡轮发动机100中的至少一个并且生成第一燃料切换信号。所述第一燃料切换信号用于将所述N个涡轮发动机100中的至少一个的所述气体燃料切换为液体燃料。
一旦井场中出现燃气供气不足现象，数据采集装置110可以将实时检测到的第一燃气数据发送给比较判断单元121。然后，比较判断单元121将比较结果发送给控制单元122。控制单元122根据比较结果(即所述第一燃气数据小于所述第一阈值)自动生成用于将所述气体燃料切换为液体燃料的第一燃料切换信号，从而进一步保证涡轮压裂设备能够在切换过程中的正常工作，提高操作人员的作业安全。
以第一燃气数据为燃气压力为例，当燃气压力小于第一压力阈值时，控制单元122选择N个涡轮发动机100中的其中一个(例如涡轮压裂设备A1上的涡轮发动机100)并且生成对应于被选择的涡轮发动机100的第一燃料切换信号，该第一燃料切换信号用于指示被选择的涡轮发动机100由气体燃料切换为液体燃料。可以理解的是，控制单元122可选择两个或两个以上的涡轮发动机100进行燃料切换，本公开实施例对需要切换的涡轮发动机100的数量不做限定。
例如，如图1A和图2所示，每个所述涡轮压裂设备A还包括本地控制装置104。例如，本地控制装置104设置在涡轮压裂设备A上，其一端与数据处理装置120信号连接，另一端与涡轮发动机100信号连接。
例如，数据处理装置120的控制单元122还配置为将所述第一燃料切换信号发送给与被选择的所述至少一个涡轮发动机100信号连接的所述本地控制装置104。
例如，如图3所示，数据处理装置120还包括通信单元123。本地控制装置104包括本地通信单元133。通信单元123和本地通信单元133之间可以通过有线或无线通信方式实现信号或数据传输。有线通信包括但不限于以太网、串口通讯等。无线通信包括但不限于红外线、蓝牙、WiFi、GPRS、ZigBee、RFID(Radio Frequecy IDentification)、4G移动通信、5G移动通信等通信协议。
当测控设备30的控制单元122生成第一燃料切换信号时，测控设备30可以利用通信单元123和本地通信单元133，将第一燃料切换信号传输给与被选择的涡轮发动机100信号连接的本地控制装置104。所述本地控制装置104配置为根据所述第一燃料切换信号，将被选择的涡轮发动机100的气体燃料切换为所述液体燃料。相比于操作人员手动将气体燃料切换为液体燃料，上述过程不仅实现了自动切换，还避免了设备停机，保证了操作人员的安全，节约了大量的人力、物力成本。
例如，如图1A所示，由于每个涡轮压裂设备A上设置有燃液储存装置102，为了方便控制液体燃料的供给，提供给被选择的涡轮发动机100的液体燃料可以由与被选择的涡轮发动机100处于同一涡轮压裂设备A上的所述燃液储存装置102所提供，也就是，由连接于被选择的涡轮发动机100的所述燃液储存装置102所提供。
例如，如图2所示，本地控制装置104还包括与本地通信单元信号连接的本地控制单元131，和与本地控制单元131信号连接的切换单元132。所述本地控制单元131配置为接收所述第一燃料切换信号并且控制所述切换单元以实现从所述气体燃料切换到所述液体燃料。例如，切换单元132包括切换开关。
例如，如图2所示，所述切换单元132的第一端E1与本地控制单元131信号连接。第二端E2和第三端E3分别连接于设置在同一所述涡轮压裂设备A上的所述燃液储存装置102和所述燃气输送装置103。在所述本地控制单元131的控制下，所述切换单元132可以将所述燃气输送装置103切换到所述燃液储存装置102。在一个示例中，所述切换单元132的第二端E2和第三端E3包括分别连接燃液储存装置102和燃气输送装置103的第一控制阀和第二控制阀。通过开启第一控制阀且同时关闭第二控制阀，可以实现将涡轮发动机的燃料从气体燃料切换为液体燃料。例如，逐渐开启第一控制阀同时逐渐关闭控制阀，从而能进一步保证平稳切换，切换时间大约持续15秒。
本公开实施例中，为了使切换后的涡轮压裂设备运行的时间更长，在选择需要切换的涡轮发动机时，可以选择具有最长可运行时间的涡轮发动机进行切换，这样可以进一步避免切换后的涡轮压裂设备因燃料不足导致的停机。
例如，所述被选择的所述至少一个涡轮发动机100包括具有最长可运行时间的涡轮发动机100。所述具有最长可运行时间的涡轮发动机100满足以下三个条件中的至少一个：a)所述涡轮发动机100中储存的液体燃料的当前液体存量最大；b)所述涡轮发动机100的负载最小；以及c)所述涡轮发动机100中储存的液体燃料的当前液体存量与所述涡轮发动机100的负载的比值最高。
在井场中，油量负载比指的是当前液体油量除以当前负载，当此比值较高，代表此设备在当前油量下可以运行时间较长；反之运行时间较短。因此，在上述三个条件中，选择满足条件c)的涡轮发动机100进行燃料切换为优选。
如前面所述，当燃气供气不足，使第一燃气数据下降到低于第一阈值时，可以选择至少一个涡轮压裂设备上的涡轮发动机的燃料由气体燃料切换为液体燃料。如果燃气继续下降，并且下降速度较快时，即使切换到液体燃料，也可能无法保证涡轮压裂车组的正常工作，此时，就需要调整涡轮压裂系统1的总排量。本公开实施例还提供两种自动调整排量的方式，下面将分别进行描述。
本公开另一实施例中，所述数据采集装置110还配置为采集所述燃气的第二燃气数据并且发送所述第二燃气数据到所述数据处理装置120。例如，所述第二燃气数据包括所述第一燃气数据的变化率。所述比较判断单元121还配置为比较所述第二燃气数据与变化率阈值，并且发送比较结果给所述控制单元122。所述控制单元122还配置为根据所述比较结果调整所述涡轮压裂系统1的总排量。
通常，涡轮压裂系统的总排量指的是涡轮压裂车组的预设排量。在实际井场中，涡轮压裂车组包括N个涡轮压裂设备，因此，涡轮压裂车组的预设排量等于N个涡轮压裂设备的预设排量的总和。
例如，所述第一燃气数据的变化率包括所述第一燃气数据的下降率，所述变化率阈值包括所述第一燃气数据的下降率阈值。所述比较判断单元121还配置为比较所述第二燃气数据与所述第一燃气数据的下降率阈值，判断所述第二燃气数据是否大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值。例如，第一燃气数据的下降率包括燃气流量的下降率和燃气压力的下降率中的至少一种。
例如，当第二燃气数据大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值时，所述控制单元122还配置为响应于所述第二燃气数据大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值，生成用于降低所述涡轮压裂系统1的总排量的第一降低排量信号。然后，所述控制单元122将第一降低排量信号发送给各个涡轮压裂设备A上的本地控制装置104。由本地控制装置104下调其对应的涡轮压裂设备的排量，进而降低涡轮压裂系统1的总排量。
上述本公开实施例中，涡轮控制系统可以根据燃气的供气状态自动且实时地调整系统的总排量，进一步保证了涡轮压裂车组的正常稳定工作。
例如，当预设排量降低后，涡轮压裂系统会根据新的预设排量值，重新分配系统内的各个涡轮压裂设备的排量。例如，涡轮压裂系统自动分配的原则是负载均衡，即将负载较高的设备优先进行降低。
例如，所述下降率阈值包括在单位时间内的降低速率预设值。在一个示例中，下降率阈值为在单位时间内的降低速率预设值的5％至15％，例如为10％。例如，当燃气燃料在单位时间内降低速率高于预设值的10％时，涡轮控制系统会根据下降速率降低系统的总排量，以预防供气系统突降对作业产生的影响。
本公开再一实施例中，如图1A所示，数据采集装置110与所述N个燃液储存装置102中的每个信号连接。所述数据采集装置110还配置为采集全部所述N个燃液储存装置102中储存的液体燃料的当前液体总量，并且发送所述当前液体总量到所述数据处理装置120。如图1A所示，例如，N个燃液储存装置102一一对应地设置在所述N个涡轮压裂设备A上并且一一对应地连接于所述涡轮发动机100。所述比较判断单元121还配置为比较所述当前液体总量与所述液体总量阈值，判断所述当前液体总量是否小于所述液体总量阈值。当前液体总量小于所述液体总量阈值时，所述控制单元122还配置为响应于所述当前液体总量小于所述液体总量阈值，生成用于降低所述涡轮压裂系统1的总排量的第二降低排量信号。
上述本公开实施例中，涡轮控制系统可以根据液体燃料的当前储存状态自动且实时地调整系统的总排量，进一步保证了涡轮压裂车组的正常稳定工作。
与前面实施例中描述的相同，当预设排量降低后，涡轮压裂系统会根据新的预设排量值，重新分配系统内的各个涡轮压裂设备的排量。例如，涡轮压裂系统自动分配的原则是负载均衡，即将负载较高的设备优先进行降低。
在一个示例中，液体总量阈值为液体总量预设值的10％至50％，例如为20％。例如，当当前液体总量小于液体总量预设值的20％时，涡轮控制系统会降低系统的总排量，以预防供气系统突降对作业产生的影响。
以上实施例描述的是当燃气的供气状态由不充足变化为充足时，涡轮发动机从气体燃料自动切换到液体燃料的过程。当燃气的供气状态由不充足变化为充足时，本公开实施例的涡轮压裂系统还可以控制涡轮发动机实现从液体燃料自动切换回气体燃料。
在本公开再一实施例中，所述比较判断单元121还配置为：响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第一阈值，判断是否存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机100。当存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机100时，所述比较判断单元121还配置为：响应于存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机100，比较所述第一燃气数据是否大于或等于第二阈值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值。所述控制单元122还配置为：响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第二阈值，生成第二燃料切换信号，所述第二燃料切换信号用于将所述涡轮发动机100的所述液体燃料切换回所述气体燃料。例如，第二阈值大约等于标准压力或标准流量。
上述本公开实施例中，当燃气的供气状态由不充足变化为充足时，涡轮压裂系统可以控制涡轮发动机实现从液体燃料自动切换回气体燃料。不仅保证涡轮压裂设备的正常工作，还提高操作人员的作业安全，减少操作强度。
例如，所述控制单元122还配置为：为获取已切换为所述液体燃料的涡轮发动机100的数量M，M为小于N的正整数。所述控制单元122还配置为：在M个涡轮发动机100中选择具有最短可运行时间的涡轮发动机100，并且生成所述第二燃料切换信号，所述第二燃料切换信号用于将所述具有最短可运行时间的涡轮发动机100的所述液体燃料切换回为气体燃料。
例如，所述具有最短可运行时间的涡轮发动机100满足以下三个条件中的至少一个：a1)所述涡轮发动机100中储存的液体燃料的当前液体存量最小；b1)所述涡轮发动机100的负载最大；以及c1)所述涡轮发动机100中储存的液体燃料的当前液体存量与所述涡轮发动机100的负载的比值最低。
在上述从液体燃料切换回液体燃料的过程中，先选择具有最短可运行时间的涡轮发动机100进行切换，可以使切换过程更平稳，保证其他油量负载比更高的设备能正常工作。当燃气的供气状态持续充足时，再选择其他设备进行油料切换，直到全部涡轮压裂设备切换为气体燃料。
在一个示例中，涡轮控制系统通过燃气压力判断供气状态。当燃气压力低于标准压力的95％，此时涡轮控制系统自动选择油量负载比最高的设备进行燃料切换，即将气体燃料转换成液体燃料。当燃气压力高于标准压力的10％，代表目前的供气压力比较充足，系统会选择油量负载比较低的设备进行油料切换，将液体燃料切换成气体燃料，直到全部为气体燃料。
在另一个示例中，涡轮控制系统通过燃气流量判断供气状态。当燃气流量低于标准流量的95％，此时涡轮控制系统自动选择油量负载比最高的设备进行燃料切换，即将气体燃料转换成液体燃料。当燃气流量与标准流量相等或者相近，代表目前的供气压力比较充足，系统会选择油量负载比较低的设备进行油料切换，将液体燃料切换成气体燃料，直到全部为气体燃料。
本公开至少一个实施例还提供一种涡轮压裂系统的控制方法。
图4为根据本公开实施例提供的涡轮压裂系统的控制方法的流程图。例如，如图4所述，涡轮压裂系统的控制方法，包括：
步骤S1：采集燃气的第一燃气数据，其中所述燃气分配给N个所述涡轮发动机并且用作N个所述涡轮发动机的气体燃料，N为大于或等于2的整数；
步骤S2：根据所述第一燃气数据，判断所述燃气的流量和压力中的至少一个是否减少；以及
步骤S3：响应于所述燃气的流量和压力中的至少一个减少，向所述N个涡轮压裂设备中的至少一个提供液体燃料。
在上述实施例提供的涡轮压裂系统的控制方法中，当所述燃气的流量和压力中的至少一个减少时，向所述N个涡轮压裂设备中的至少一个提供液体燃料。也就是，当燃气供应设备提供的燃气不足时，可控制燃液供应设备自动向涡轮发动机提供液体燃料，这样可保证N个涡轮压裂设备的正常工作，使涡轮压裂系统能维持正常的排量输出。而且，由于从气体燃料到液体燃料之间的切换为自动完成，提高操作人员的作业安全，减少手动操作强度。
图5为根据本公开另一实施例提供的涡轮压裂系统的控制方法的流程图。例如，如图5所示，所述步骤S2包括：
步骤S201：比较所述第一燃气数据与第一阈值，并且判断所述第一燃气数据是否小于所述第一阈值。
在此情况下，例如，所述步骤S3包括：
步骤S301：响应于所述第一燃气数据小于所述第一阈值，选择所述N个涡轮发动机中的至少一个，并且将所述N个涡轮发动机中的至少一个的所述气体燃料切换为液体燃料。
例如，所述第一燃气数据包括所述燃气的压力和流量中的至少一种，所述第一阈值包括对应于所述压力的第一压力阈值和对应于所述流量的第一流量阈值中的至少一种。
本公开实施例中，有关第一压力阈值和第一流量阈值的具体限定可参考前面实施例中的相关描述，此处不再赘述。
进一步地，例如，步骤S301包括：
步骤S3011：在所述N个涡轮发动机中选择具有最长可运行时间的涡轮发动机，并且将所述具有最长可运行时间的涡轮发动机的所述气体燃料切换为液体燃料。例如，所述具有最长可运行时间的涡轮发动机满足以下三个条件中的至少一个：a)所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量最大；b)所述涡轮发动机的负载最小；以及c)所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量与所述涡轮发动机的负载的比值最高。
如前面所述，当燃气供气不足，第一燃气数据下降到低于第一阈值时，可以选择至少一个涡轮压裂设备上的涡轮发动机的燃料由气体燃料切换为液体燃料。如果燃气继续下降，并且下降速度较快时，即使切换到液体燃料，也可能无法保证涡轮压裂车组的正常工作，此时，就需要调整涡轮压裂系统1的总排量。本公开实施例还提供两种自动调整排量的方式，下面将分别进行描述。
例如，如图5所示，涡轮压裂系统的控制方法还包括：
步骤S4：判断是否全部所述N个涡轮发动机的气体燃料均切换为液体燃料。
图6为根据本公开再一实施例提供的涡轮压裂系统的控制方法的流程图。例如，如图6所示，涡轮压裂系统的控制方法还包括：
步骤S5：响应于全部所述N个涡轮发动机的气体燃料均切换为液体燃料，采集所述燃气的第二燃气数据，其中所述第二燃气数据包括所述第一燃气数据的变化率；
步骤S6：比较所述第二燃气数据与变化率阈值；以及
步骤S7：根据比较结果，调整所述涡轮压裂系统的总排量。
例如，所述第一燃气数据的变化率包括所述第一燃气数据的下降率，所述变化率阈值包括所述第一燃气数据的下降率阈值。
在此情况下，如图5所示，所述步骤S6包括：
步骤S601：比较所述第二燃气数据与所述第一燃气数据的下降率阈值，判断所述第二燃气数据是否大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值。
在此情况下，如图5所示，所述步骤S7包括：
步骤S701：响应于所述第二燃气数据大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值，降低所述涡轮压裂系统的总排量。
上述本公开实施例中，涡轮控制系统的控制方法可以根据燃气的供气状态自动且实时地调整系统的总排量，进一步保证了涡轮压裂车组的正常稳定工作。
图7为根据本公开又一实施例提供的涡轮压裂系统的控制方法的流程图。例如，如图7所示，涡轮压裂系统的控制方法还包括：
步骤S5’：响应于全部所述N个涡轮发动机的气体燃料均切换为液体燃料，采集全部所述N个涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体总量；
步骤S6’：比较所述当前液体总量与液体总量阈值；以及
步骤S7’：根据比较结果，调整所述涡轮压裂系统的总排量。
在此情况下，如图5所示，所述步骤S6’包括：
步骤S611：比较所述当前液体总量与所述液体总量阈值，判断所述当前液体总量是否小于所述液体总量阈值。
在此情况下，如图5所示，所述步骤S7’包括：
步骤S711：响应于所述当前液体总量小于所述液体总量阈值，降低所述涡轮压裂系统的总排量。
上述本公开实施例中，涡轮控制系统的控制方法可以根据液体燃料的当前储存状态自动且实时地调整系统的总排量，进一步保证了涡轮压裂车组的正常稳定工作。
当采用以上任一种方式来调整系统的总排量时，例如，如图5所示，所述控制方法还包括：
步骤S8：根据新的预设排量值，重新分配系统内的各个涡轮压裂设备的排量。具体分配方式可参见前面实施例的描述，此处不再赘述。
以上实施例描述的是当燃气的供气状态由不充足变化为充足时，涡轮发动机从气体燃料自动切换到液体燃料的过程。当燃气的供气状态由不充足变化为充足时，本公开实施例的涡轮压裂系统还可以控制涡轮发动机实现从液体燃料自动切换回气体燃料。
例如，如图5所示，涡轮压裂系统的控制方法还包括：
步骤S31：响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第一阈值，判断是否存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机；
步骤S32：响应于存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机，比较所述第一燃气数据是否大于或等于第二阈值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值；
步骤S33：响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第二阈值，将所述涡轮发动机的液体燃料的切换回所述气体燃料。
上述本公开实施例中，当燃气的供气状态由不充足变化为充足时，涡轮压裂系统的控制方法可以控制涡轮发动机实现从液体燃料自动切换回气体燃料。不仅保证涡轮压裂设备的正常工作，还提高操作人员的作业安全，减少操作强度。
进一步地，例如，所述步骤S31还包括：
获取已切换为所述液体燃料的涡轮发动机的数量M，M为小于N的正整数。
进一步地，例如，所述步骤S33包括：
在M个涡轮发动机中选择具有最短可运行时间的涡轮发动机，并且将所述具有最短可运行时间的涡轮发动机的所述液体燃料切换回为气体燃料。例如，所述具有最短可运行时间的涡轮发动机满足以下三个条件中的至少一个：a1)所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量最小；b1)所述涡轮发动机的负载最大；以及c1)所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量与所述涡轮发动机的负载的比值最低。
在上述从液体燃料切换回液体燃料的过程中，先选择具有最短可运行时间的涡轮发动机100进行切换，可以使切换过程更平稳，保证其他油量负载比更高的设备能正常工作。当燃气的供气状态持续充足时，再选择其他设备进行油料切换，直到全部涡轮压裂设备切换为气体燃料。
本公开至少一个实施例还提供一种控制设备，包括：
处理器；和
存储器，其中，所述存储器中存储有计算机可执行代码，所述计算机可执行代码配置在被所述处理器执行时，执行如前面任一实施例所述的涡轮压裂系统的控制方法。
图8为本公开至少一实施例提供的一种控制设备的结构示意图。例如，如图8所示的涡轮压裂系统的控制设备400例如适于用来实施本公开实施例提供的涡轮压裂系统的控制方法。涡轮压裂系统的控制设备400可以是个人电脑、笔记本电脑、平板电脑、移动电话等终端设备也可以是工作站、服务器、云服务等。需要注意的是，图8示出的涡轮压裂系统的控制设备400仅仅是一个示例，其不会对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图8所示，涡轮压裂系统的控制设备400可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)410，其可以根据存储在只读存储器(ROM)420中的程序或者从存储装置480加载到随机访问存储器(RAM)430中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 430中，还存储有涡轮压裂系统的控制设备400操作所需的各种程序和数据。处理装置410、ROM 420以及RAM 430通过总线440彼此相连。输入/输出(I/O)接口450也连接至总线440。
通常，以下装置可以连接至I/O接口450：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置460；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置470；包括例如磁带、硬盘等的存储装置480；以及通信装置490。通信装置490可以允许涡轮压裂系统的控制设备400与其他电子设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图8示出了包括各种装置的涡轮压裂系统的控制设备400，但应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置，涡轮压裂系统的控制设备400可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
例如，根据本公开的实施例，上述涡轮压裂系统的控制方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包括用于执行上述涡轮压裂系统的控制方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置490从网络上被下载和安装，或者从存储装置480安装，或者从ROM 420安装。在该计算机程序被处理装置410执行时，可以执行本公开实施例提供的涡轮压裂系统的控制方法中限定的功能。
本公开至少一个实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行代码，所述计算机可执行代码在被处理器执行时，使得处理器执行前面任一实施例所述的涡轮压裂系统的控制方法。
图9为根据本公开实施例提供的存储介质的示意图。如图9所示，存储介质500非暂时性地存储有计算机程序可执行代码501。例如，当计算机程序可执行代码501由计算机执行时可以执行根据上文所述的涡轮压裂系统的控制方法中的一个或多个步骤。
例如，该存储介质500可以应用于上述涡轮压裂系统的控制设备400中。例如，存储介质500可以为图8所示的涡轮压裂系统的控制设备400中的存储器420。例如，关于存储介质500的相关说明可以参考图8所示的涡轮压裂系统的控制设备400中的存储器420的相应描述，此处不再赘述。
在以上本公开实施例中，涡轮压裂系统及其控制方法、控制设备及计算机可读存储介质至少具有以下技术效果：1)可以通过监测燃气供气状态自动切换燃料，减少人工操作的强度，保证作业安全；2)更快速地调整涡轮压裂系统的排量，成本低、安全性高；3)可以实现自动作业，避免切换不及时而产生的整车组停机问题。
本文中，有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种涡轮压裂系统，包括：
N个涡轮压裂设备，每个所述涡轮压裂设备包括涡轮发动机，N为大于或等于2的整数；
燃气供应设备，连接于N个所述涡轮发动机，所述燃气供应设备配置为供应燃气并且将所述燃气分配给N个所述涡轮发动机作为气体燃料；以及
燃液供应设备，连接于所述N个涡轮发动机中的至少一个并且配置为当所述燃气的流量和压力中的至少一个减少时，向所述N个涡轮压裂设备中的至少一个提供液体燃料。
2.根据权利要求1所述的涡轮压裂系统，还包括测控设备，所述测控设备包括：
数据采集装置，信号连接于所述燃气供应设备，所述数据采集装置配置为采集所述燃气的第一燃气数据并且发送所述第一燃气数据到所述数据处理装置；以及
数据处理装置，包括：
比较判断单元，信号连接于所述数据采集装置，所述比较判断单元配置为比较所述第一燃气数据与第一阈值并且判断所述第一燃气数据是否小于所述第一阈值；其中，所述第一燃气数据包括所述燃气的压力和流量中的至少一种，所述第一阈值包括对应于所述压力的第一压力阈值和对应于所述流量的第一流量阈值中的至少一种；以及
控制单元，信号连接于所述比较判断单元，所述控制单元配置为响应于所述第一燃气数据小于所述第一阈值，选择所述N个涡轮发动机中的至少一个并且生成第一燃料切换信号；其中，所述第一燃料切换信号用于将所述N个涡轮发动机中的至少一个的所述气体燃料切换为液体燃料。
3.根据权利要求2所述的涡轮压裂系统，其中,
所述涡轮压裂系统还包括燃液储存装置，所述燃液储存装置设置在所述涡轮压裂设备上并且连接于所述涡轮发动机，所述燃液供应设备通过所述燃液储存装置向所述涡轮发动机提供所述液体燃料；
每个所述涡轮压裂设备还包括与所述涡轮发动机信号连接的本地控制装置；
所述控制单元还配置为将所述第一燃料切换信号发送给与被选择的所述至少一个涡轮发动机信号连接的所述本地控制装置；
所述本地控制装置配置为根据所述第一燃料切换信号，将被选择的所述至少一个涡轮发动机的气体燃料切换为所述液体燃料；其中所述液体燃料由连接于所述被选择的所述至少一个涡轮发动机的所述燃液储存装置所提供。
4.根据权利要求3所述的涡轮压裂系统，其中，
所述涡轮压裂系统还包括燃气输送装置，所述燃气输送装置连接于所述涡轮发动机，所述燃气供应设备通过所述燃气输送装置向所述涡轮压裂设备提供所述气体燃料；
所述本地控制装置包括本地控制单元和切换单元；
所述本地控制单元配置为接收所述第一燃料切换信号并且控制所述切换单元以实现从所述气体燃料切换到所述液体燃料；
所述切换单元分别连接于设置在同一所述涡轮压裂设备上的所述燃液储存装置和所述燃气输送装置，并且配置为在所述本地控制单元的控制下，从所述燃气输送装置切换到所述燃液储存装置。
5.根据权利要求2所述的涡轮压裂系统，其中，
所述被选择的所述至少一个涡轮发动机包括具有最长可运行时间的涡轮发动机；所述具有最长可运行时间的涡轮发动机满足以下三个条件中的至少一个：
所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量最大；
所述涡轮发动机的负载最小；以及
所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量与所述涡轮发动机的负载的比值最高。
6.根据权利要求2所述的涡轮压裂系统，其中，
所述数据采集装置还配置为采集所述燃气的第二燃气数据并且发送所述第二燃气数据到所述数据处理装置，其中所述第二燃气数据包括所述第一燃气数据的变化率；
所述比较判断单元还配置为比较所述第二燃气数据与变化率阈值，并且发送比较结果给所述控制单元；
所述控制单元还配置为根据所述比较结果调整所述涡轮压裂系统的总排量。
7.根据权利要求6所述的涡轮压裂系统，其中，
所述第一燃气数据的变化率包括所述第一燃气数据的下降率，所述变化率阈值包括所述第一燃气数据的下降率阈值；
所述比较判断单元还配置为比较所述第二燃气数据与所述第一燃气数据的下降率阈值，判断所述第二燃气数据是否大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值；
所述控制单元还配置为响应于所述第二燃气数据大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值，生成用于降低所述涡轮压裂系统的总排量的第一降低排量信号。
8.根据权利要求2所述的涡轮压裂系统，其中，
所述燃液供应设备包括N个燃液储存装置，所述N个燃液储存装置一一对应地设置在所述N个涡轮压裂设备上并且一一对应地连接于所述涡轮发动机；
所述数据采集装置还配置为采集全部所述N个燃液储存装置中储存的液体燃料的当前液体总量，并且发送所述当前液体总量到所述数据处理装置；
所述比较判断单元还配置为比较所述当前液体总量与所述液体总量阈值，判断所述当前液体总量是否小于所述液体总量阈值；
所述控制单元还配置为响应于所述当前液体总量小于所述液体总量阈值，生成用于降低所述涡轮压裂系统的总排量的第二降低排量信号。
9.根据权利要求2至8任一项所述的涡轮压裂系统，其中，
所述比较判断单元还配置为：
响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第一阈值，判断是否存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机；
响应于存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机，比较所述第一燃气数据是否大于或等于第二阈值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值；
所述控制单元还配置为：响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第二阈值，生成第二燃料切换信号，所述第二燃料切换信号用于将所述涡轮发动机的所述液体燃料切换回所述气体燃料。
10.根据权利要求9所述的涡轮压裂系统，其中，
所述控制单元还配置为获取已切换为所述液体燃料的涡轮发动机的数量M，M为小于N的正整数；
所述控制单元还配置为在M个涡轮发动机中选择具有最短可运行时间的涡轮发动机，并且生成所述第二燃料切换信号，所述第二燃料切换信号用于将所述具有最短可运行时间的涡轮发动机的所述液体燃料切换回为气体燃料；
所述具有最短可运行时间的涡轮发动机满足以下三个条件中的至少一个：
所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量最小；
所述涡轮发动机的负载最大；以及
所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量与所述涡轮发动机的负载的比值最低。
11.一种涡轮压裂系统的控制方法，包括：
采集燃气的第一燃气数据，其中所述燃气分配给N个所述涡轮发动机并且用作N个所述涡轮发动机的气体燃料，N为大于或等于2的整数；
根据所述第一燃气数据，判断所述燃气的流量和压力中的至少一个是否减少；以及
响应于所述燃气的流量和压力中的至少一个减少，向所述N个涡轮压裂设备中的至少一个提供液体燃料。
12.根据权利要求11所述的涡轮压裂系统的控制方法，
其中，所述根据所述第一燃气数据，判断所述燃气的流量和压力中的至少一个是否减少包括：
比较所述第一燃气数据与第一阈值，并且判断所述第一燃气数据是否小于所述第一阈值；其中，所述第一燃气数据包括所述燃气的压力和流量中的至少一种，所述第一阈值包括对应于所述压力的第一压力阈值和对应于所述流量的第一流量阈值中的至少一种；
其中，所述响应于所述燃气的流量和压力中的至少一个减少，向所述N个涡轮压裂设备中的至少一个提供液体燃料包括：
响应于所述第一燃气数据小于所述第一阈值，选择所述N个涡轮发动机中的至少一个，并且将所述N个涡轮发动机中的至少一个的所述气体燃料切换为液体燃料。
13.根据权利要求12所述的涡轮压裂系统的控制方法，
其中，所述响应于所述第一燃气数据小于所述第一阈值，选择所述N个涡轮发动机中的至少一个，并且将所述N个涡轮发动机中的至少一个的所述气体燃料切换为液体燃料包括：
在所述N个涡轮发动机中选择具有最长可运行时间的涡轮发动机，并且将所述具有最长可运行时间的涡轮发动机的所述气体燃料切换为液体燃料；
其中，所述具有最长可运行时间的涡轮发动机满足以下三个条件中的至少一个：
所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量最大；
所述涡轮发动机的负载最小；以及
所述涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体存量与所述涡轮发动机的负载的比值最高。
14.根据权利要求11所述的涡轮压裂系统的控制方法，还包括：
判断是否全部所述N个涡轮发动机的气体燃料均切换为液体燃料。
15.根据权利要求14所述的涡轮压裂系统的控制方法，还包括：
响应于全部所述N个涡轮发动机的气体燃料均切换为液体燃料，采集所述燃气的第二燃气数据，其中所述第二燃气数据包括所述第一燃气数据的变化率；
比较所述第二燃气数据与变化率阈值；以及
根据比较结果，调整所述涡轮压裂系统的总排量。
16.根据权利要求15所述的涡轮压裂系统的控制方法，
其中，所述第一燃气数据的变化率包括所述第一燃气数据的下降率，所述变化率阈值包括所述第一燃气数据的下降率阈值；
其中，所述比较所述第二燃气数据与变化率阈值包括：
比较所述第二燃气数据与所述第一燃气数据的下降率阈值，判断所述第二燃气数据是否大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值；
其中，所述根据比较结果，调整所述涡轮压裂系统的总排量包括：
响应于所述第二燃气数据大于或等于所述第一燃气数据的下降率阈值，降低所述涡轮压裂系统的总排量。
17.根据权利要求14所述的涡轮压裂系统的控制方法，还包括：
响应于全部所述N个涡轮发动机的气体燃料均切换为液体燃料，采集全部所述N个涡轮发动机中储存的液体燃料的当前液体总量；
比较所述当前液体总量与液体总量阈值；以及
根据比较结果，调整所述涡轮压裂系统的总排量。
18.根据权利要求17所述的涡轮压裂系统的控制方法，
其中，所述比较所述当前液体总量与液体总量阈值包括：
比较所述当前液体总量与所述液体总量阈值，判断所述当前液体总量是否小于所述液体总量阈值；
其中，所述根据比较结果，调整所述涡轮压裂系统的总排量包括：
响应于所述当前液体总量小于所述液体总量阈值，降低所述涡轮压裂系统的总排量。
19.根据权利要求12所述的涡轮压裂系统的控制方法，还包括：
响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第一阈值，判断是否存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机；
响应于存在已切换为所述液体燃料的涡轮发动机，比较所述第一燃气数据是否大于或等于第二阈值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值；
响应于所述第一燃气数据大于或等于所述第二阈值，将所述涡轮发动机的液体燃料的切换回所述气体燃料。
20.一种控制设备，包括：
处理器；和
存储器，其中，所述存储器中存储有计算机可执行代码，所述计算机可执行代码配置在被所述处理器执行时，执行根据权利要求11至19任一项所述的涡轮压裂系统的控制方法。
21.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行代码，所述计算机可执行代码在被处理器执行时，使得处理器执行根据权利要求11至19任一项所述的涡轮压裂系统的控制方法。
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