CN114731057A - 电驱泵送系统及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种电驱泵送系统及其驱动方法。该电驱泵送系统包括发电装置、至少一个储能系统、与主电动机相连的泵送装置、辅助装置和第一变压器。第一变压器包括输入端、第一输出端和第二输出端。储能系统包括储能单元和主电动机。发电装置与储能单元相连，第一变压器的输入端与储能单元相连，第一变压器的第一输出端与主电动机电性相连，第一变压器的第二输出端与辅助装置电性相连。该电驱泵送系统可避免由于发电装置断电而导致的主电动机停机等问题，保证作业连续进行，并且还可在负载变化的情况下使得发电装置可长时间高效率运行，提高了燃油经济性。

Description

电驱泵送系统及其驱动方法

技术领域

本公开的实施例涉及一种电驱泵送系统及其驱动方法。

背景技术

随着油气开采技术的不断发展，由于具有功率大、节能环保、重量轻、体积小等优点，电驱装置在油气开采领域的应用也越来越广泛。电驱装置通常采用电力驱动电动机，然后使用电动机驱动各种功能部件以实现各种功能。例如，电动机可驱动压裂泵，以将低压的压裂液加压为高压的压裂液；又例如，电动机可驱动润滑泵，以驱动润滑液对柱塞泵进行润滑。

在油气开采领域常用的电驱装置可包括电驱固井装置、电驱酸化压裂装置、电驱压裂装置等采用电力驱动的泵送装置，这些装置通常由电网、或发电装置供电。

发明内容

本公开实施例提供一种电驱泵送系统及其驱动方法。该电驱泵送系统可通过发电机为储能单元供电，储能单元为电机供电，并设置备用电源，避免供电装置断电导致的装置停机以及带来的作业中断风险。并且，该泵送装置中电机通过变频器驱动，可以实现无极调速；另外本方案发电机中内燃机始终属于经济工况，持续在额定功率、额定转速下工作，燃烧热效率持续维持在高效区间。

本公开至少一个实施例提供一种电驱泵送系统，其包括：发电装置；至少一个储能系统，包括储能单元；主电动机；泵送装置，与所述主电动机相连，并被配置为利用所述主电动机输出的机械动力将流体进行泵送；辅助装置；以及第一变压器，包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述发电装置与所述储能单元相连，所述第一变压器的所述输入端与所述储能单元相连，所述第一变压器的所述第一输出端与所述主电动机电性相连，所述第一变压器的所述第二输出端与所述辅助装置电性相连。

例如，本公开一实施例提供的电驱泵送系统还包括：第一逆变器，一端与所述第一变压器的所述第一输出端相连，另一端与所述主电动机相连，所述第一逆变器被配置为将所述第一变压器的所述第一输出端输出的直流电转换为交流电，所述发电装置包括原动机和直流发电机，所述原动机与所述直流发电机相连，并被配置为驱动所述直流发电机发直流电。

例如，本公开一实施例提供的电驱泵送系统还包括：第二变压器，包括输入端和输出端；控制系统；以及传感器，所述第二变压器的所述输入端与所述储能单元相连，所述第二变压器的输出端与所述控制系统和所述传感器相连。

例如，本公开一实施例提供的电驱泵送系统还包括：第二逆变器，包括输入端和输出端，所述第二逆变器的输入端与所述第一变压器的第二输出端相连，所述第二逆变器的输出端与所述辅助装置相连。

例如，在本公开一实施例提供的电驱泵送系统中，所述储能系统还包括：双向变流器，包括第一端、第二端和第三端，所述双向变流器的所述第一端与所述发电装置相连，所述双向变流器的所述第二端与所述储能单元相连，所述双向变流器的所述第三端与所述第一变压器的所述输入端相连，所述双向变流器被配置为将所述第一端输入的交流电转化为直流电并从所述第二端输出，将所述第二端输入的直流电转化为交流电并所述第三端输出，所述发电装置包括原动机和交流发电机，所述原动机与所述交流发电机相连，并被配置为驱动所述交流发电机发交流电。

例如，本公开一实施例提供的电驱泵送系统还包括：还包括：控制系统；传感器；以及第三逆变器，一端与所述第一变压器的所述第二输出端相连，另一端与所述控制系统和所述传感器相连，所述第三逆变器被配置为将所述第一变压器的所述第一输出端输出的交流电转换为直流电。

例如，本公开一实施例提供的电驱泵送系统还包括：第一变频器，一端与所述第一变压器的所述第一输出端相连，另一端与所述主电动机相连。

例如，在本公开一实施例提供的电驱泵送系统中，所述原动机包括内燃机和涡轮发动机中的至少之一。

例如，在本公开一实施例提供的电驱泵送系统中，所述辅助装置包括：第一辅助电机；以及第一辅助部件，所述第一变压器的所述第二输出端与所述第一辅助电机相连，所述第一辅助电机与所述第一辅助部件相连，并被配置为驱动所述第一辅助部件。

例如，在本公开一实施例提供的电驱泵送系统中，所述第一辅助部件包括润滑泵、散热泵、液压泵、供液泵、离心泵、齿轮泵、搅拌器和转子泵中的至少之一。

例如，在本公开一实施例提供的电驱泵送系统中，所述辅助装置还包括：第二变频器；第二辅助电机；以及第二辅助部件，所述第二变频器的一端与所述第一变压器的所述第二输出端相连，所述第二变频器的另一端与所述第二辅助电机相连，所述第二辅助电机与所述第二辅助部件相连，并被配置为驱动所述第二辅助部件。

例如，在本公开一实施例提供的电驱泵送系统中，所述第二辅助部件包括润滑泵、散热泵、液压泵、供液泵、离心泵、齿轮泵、搅拌器和转子泵中的至少之一。

例如，在本公开一实施例提供的电驱泵送系统中，所述储能单元包括化学电池和电容器中的至少之一。

例如，在本公开一实施例提供的电驱泵送系统中，所述至少一个储能系统包括多个所述储能系统，多个所述储能系统并联在所述发电装置和所述第一变压器之间。

例如，本公开一实施例提供的电驱泵送系统还包括：切换开关，包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述切换开关的所述输入端与所述发电装置相连，所述切换开关的所述第一输出端与所述储能系统相连，所述切换开关的所述第二输出端与所述第一变压器相连。

例如，在本公开一实施例提供的电驱泵送系统中，所述储能系统还包括：电源管理系统，与所述储能单元相连，并被配置为监测所述储能单元的状态和管理所述储能单元。

例如，本公开一实施例提供的电驱泵送系统还包括远程控制器，所述发电装置包括发电装置控制器，所述控制系统与所述发电装置控制器、所述传感器和所述电源管理系统分别通信相连，所述远程控制器与所述控制系统通信相连。

本公开至少一个实施例还提供一种电驱泵送系统的驱动方法，包括：控制所述发电装置处于高效运行状态；以及根据所述主电动机和所述辅助装置的用电总功率调节所述发电装置的启停状态和所述至少一个储能系统的充放电状态。

例如，在本公开一实施例提供的电驱泵送系统的驱动方法中，根据所述主电动机和所述辅助装置的用电功率调节所述至少一个储能系统的充放电状态包括：当所述主电动机和所述辅助装置的用电总功率大于所述至少一个储能系统的供电功率时，控制所述发电装置和所述至少一个储能系统同时为所述主电动机和所述辅助装置供电；当所述主电动机和所述辅助装置的用电总功率小于所述至少一个储能系统的供电功率，且所述至少一个储能系统的电量大于所述至少一个储能系统的电容量的预设比例时，控制所述至少一个储能系统放电，并关闭所述发电装置；以及当所述主电动机和所述辅助装置的用电总功率小于所述至少一个储能系统的供电功率，且所述至少一个储能系统的电量小于所述至少一个储能系统的电容量的预设比例时，控制所述至少一个储能系统放电，并启动所述发电装置并向所述至少一个储能系统充电。

例如，在本公开一实施例提供的电驱泵送系统的驱动方法中，所述预设比例为20％

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1为本公开一实施例提供的一种电驱泵送系统的示意图；

图2为本公开一实施例提供的另一种电驱泵送系统的示意图；

图3为本公开一实施例提供的另一种电驱泵送系统的示意图；

图4为本公开一实施例提供的另一种电驱泵送系统的示意图；

图5为本公开一实施例提供的另一种电驱泵送系统的示意图；以及

图6为本公开一实施例提供的一种电驱泵送系统的驱动方法的示意图。

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。

除非另外定义，本公开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该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而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。

在油气开采领域，传统的柴驱装置中的柴油发动机效率低，还需要配合变速箱，再由变速箱连接柱塞泵；然而，大功率变速箱档位速比不连续，无法实现无级调速，无法满足精细化作业时对流量微调的要求。并且，在实际作业过程中，柴油发动机的负载率由实际工况决定，而实际工况下通常不是柴油发动机的经济负载工况，而柴油发动机在怠速和额定转速频繁切换会增加损耗。

随着电驱技术的不断发展，电驱装置在油气开采井场日益普及。然而，由于油气开采井场的位置通常较为偏远，缺少供电设施，并且电网架设复杂；因此电驱装置的使用受到限制，无法满足灵活作业的要求。并且，电驱装置由电网或发电装置等供电设施供电，缺少备用的缓冲电源，一旦供电设施断电，则电驱装置停机，导致作业中断。另外，在采用发电装置直接为电驱装置供电的情况下，由于电驱装置的功率会随着工况的不同而产生变化，发电装置就需要输出不同的功率，从而导致发电装置无法长时间运行在高效状态，造成能耗较高，燃油经济性较差。

对此，本公开实施例提供一种电驱泵送系统及其驱动方法。该电驱泵送系统包括：发电装置、至少一个储能系统、主电动机、泵送装置、辅助装置和第一变压器。各储能系统包括储能单元，泵送装置与主电动机相连，并被配置为利用主电动机输出的机械动力将流体进行泵送；第一变压器包括输入端、第一输出端和第二输出端，发电装置与储能单元相连，第一变压器的输入端与储能单元相连，第一变压器的第一输出端与主电动机电性相连，第一变压器的第二输出端与辅助装置电性相连。由此，该电驱泵送系统可避免由于发电装置断电而导致的主电动机停机等问题，保证作业连续进行。另一方面，该电驱泵送系统还可通过至少一个储能系统为主电动机和辅助装置同时进行供电，并且在负载变化的情况下使得发电装置可长时间高效率运行，提高了燃油经济性。

下面，结合附图对本公开实施例提供的电驱泵送系统及其驱动方法进行详细的说明。

本公开一实施例提供一种电驱泵送系统。图1为本公开一实施例提供的一种电驱泵送系统的示意图。如图1所示，该电驱泵送系统100包括发电装置110、至少一个储能系统120、主电动机130、泵送装置140、辅助装置150和第一变压器161。各储能系统120包括储能单元122；泵送装置140与主电动机130相连，并被配置为利用主电动机130输出的机械动力将流体进行泵送。第一变压器161包括输入端、第一输出端和第二输出端，发电装置110与储能单元122相连，第一变压器161的输入端与储能单元122相连，第一变压器161的第一输出端与主电动机130电性相连，第一变压器161的第二输出端与辅助装置150电性相连。需要说明的是，上述的发电装置与储能单元相连包括发电装置与储能单元直接相连的情况，也包括通过其他电器元件间接相连的情况；同样地，上述的第一变压器的输入端与储能单元相连包括第一变压器的输入端与储能单元直接相连的情况，也包括第一变压器的输入端与储能单元通过其他电器元件间接相连的情况。

在本公开实施例提供的电驱泵送系统中，通过设置上述的至少一个储能系统，该电驱泵送系统可避免由于发电装置断电或故障而导致的主电动机停机等问题，从而可保证作业连续进行。另外，由于第一变压器的输入端与储能单元相连，第一变压器的第一输出端与主电动机电性相连，第一变压器的第二输出端与辅助装置电性相连，该电驱泵送系统可同时为需求不同电压和不同功率的多种用电装置(例如主电动机和辅助装置)进行供电，从而可应对不同的工况。并且，由于不同电压和不同功率的多种用电装置在实际使用过程中会产生不同的负载，该电驱泵送系统通过上述的至少一个储能系统还可在负载变化的情况下使得发电装置长时间高效率运行，提高了燃油经济性。

另一方面，在该电驱泵送系统中，发电装置中的发电机可以灵活选择活塞或者涡轮轴等形式，因而具有较高的灵活性和经济性；发电装置中的原动机的燃料可以是柴油、生物油等油类，也可以是压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)、井口气、管道气等天然气、氢气或含氢混合物、或其他含碳或氢的燃料，因此发电装置中的原动机采用这些低碳燃料可以减少碳排放，有利于环保。

在一些示例中，当主电动机和辅助装置的用电总功率小于至少一个储能系统的供电功率，且至少一个储能系统的电量大于至少一个储能系统的电容量的预设比例，例如20％时，控制至少一个储能系统放电，并关闭发电装置；当主电动机和辅助装置的用电总功率小于至少一个储能系统的供电功率，且至少一个储能系统的电量小于至少一个储能系统的电容量的预设比例，例如20％时，控制至少一个储能系统放电，并启动发电装置并向至少一个储能系统充电。由此，该电驱泵送系统在保障电力供应充足且可应对不同的负载的情况下，可使得发电装置长时间高效率运行。需要说明的是，当主电动机和辅助装置的用电总功率大于至少一个储能系统的供电功率时，可控制发电装置和至少一个储能系统同时为主电动机和辅助装置供电。另外，上述的预设比例也可根据实际情况进行设置。

值得注意的是，上述的工作模式仅为说明本公开实施例提供的电驱泵送装置可实现发电装置长时间高效率运行的一种示例，本公开实施例的电驱泵送装置的工作模式包括但不限于此。

在一些示例中，如图1所示，该电驱泵送系统100还包括第一逆变器171，第一逆变器171的一端与第一变压器161的第一输出端相连，第一逆变器171的另一端与主电动机130相连。第一逆变器171被配置为将第一变压器161的第一输出端输出的直流电转换为交流电，发电装置110包括原动机112和直流发电机114，原动机112与直流发电机114相连，并被配置为驱动直流发电机114发直流电。在该示例提供的电驱泵送系统中，在发电装置为直流发电装置的情况下，第一逆变器被配置为将第一变压器的第一输出端输出的直流电转换为交流电，从而可驱动需要交流电驱动的主电动机。

在一些示例中，如图1所示，上述的主电动机130可为变频电机。由此，第一逆变器可将第一变压器的第一输出端输出的直流电转换为变频的交流电，由此，该电驱泵送系统可实现无级调速，连续改变转速，提高传动效率。

例如，上述的变频电机可以是三相异步、永磁、变频一体机等形式的变频电机。

在一些示例中，如图1所示，原动机112可通过联轴器与发电机114相连。例如，联轴器可以是传动轴、弹性联轴器等。

在一些示例中，上述泵送装置140包括柱塞泵，主电动机130通过联轴器连接柱塞泵，从而实现泵送流体。当然，本公开实施例包括但不限于此，上述的泵送装置也可采用其他形式的泵送装置。

在一些示例中，上述的原动机112包括内燃机和涡轮发动机中的至少之一。

例如，上述的原动机112可为柴油发动机。

在一些示例中，如图1所示，电驱泵送系统100还包括第二变压器162、控制系统210以及传感器220。第二变压器162包括输入端和输出端。第二变压器162的输入端与储能单元122相连，第二变压器162的输出端与控制系统210和传感器220相连。由于控制系统和传感器需要低压驱动，因此该电驱泵送装置可通过设置上述的第二变压器将电压灵活升高或降低，满足各种不同用电装置运行所需电压条件。

在一些示例中，如图1所示，该电驱泵送系统100还包括第二逆变器172，第二逆变器172包括输入端和输出端，第二逆变器172的输入端与第一变压器161的第二输出端相连，第二逆变器172的输出端与辅助装置150相连。由此，在发电装置为直流发电装置的情况下，第二逆变器被配置为将第一变压器的第一输出端输出的直流电转换为交流电，从而可驱动需要交流电驱动的辅助装置。

在一些示例中，如图1所示，辅助装置150包括第一辅助电机151和第一辅助部件152，第一变压器161的第二输出端与第一辅助电机151相连，第一辅助电机151与第一辅助部件152相连，并被配置为驱动第一辅助部件152。需要说明的是，当该电驱泵送系统包括上述的第二逆变器时，第一辅助电机可通过第二逆变器与第一变压器的第二输出端相连。

在一些示例中，第一辅助部件152包括润滑泵、散热泵、液压泵、供液泵、离心泵、齿轮泵、搅拌器和转子泵中的至少之一。由此，该辅助装置可实现各种类型的辅助功能，例如润滑功能、散热功能等。

例如，第一辅助电机151可为定频电机或者变频电机，本公开实施例在此不作限制。

在一些示例中，上述的储能单元122包括化学电池和电容器中的至少之一。由此，上述的储能单元具有较快的充放电能力和相对较大的能量密度。当然，本公开实施例包括但不限于此，上述的储能单元也可采用其他储能方式。

在一些示例中，如图1所示，该电驱泵送装置100还包括切换开关190，包括输入端、第一输出端和第二输出端，切换开关190的输入端与发电装置110相连，切换开关190的第一输出端与储能系统120相连，切换开关190的第二输出端与第一变压器161相连。由此，当切换开关将输入端和第一输出端连通时，发电装置产生的电力可用于储能系统的充电；当切换开关将输入端与第二输出端连通时，发电装置产生的电力可直接通过第一变压器驱动主电动机和辅助装置。由此，发电装置和储能系统可互为备用，在储能系统发生故障时，可通过发电装置进行供电。另外，当主电动机和辅助装置的用电总功率大于至少一个储能系统的供电功率时，可通过将切换开关将输入端和第二输出端连通来控制发电装置和至少一个储能系统同时为主电动机和辅助装置供电。

图2为本公开一实施例提供的另一种电驱泵送系统的示意图。如图2所示，该电驱泵送系统100包括多个储能系统120，也就是说，上述的至少一个储能系统120为多个储能系统120。此时，多个储能系统120并联在发电装置110和第一变压器161之间。由此，一方面，多个储能系统能够增加该电驱泵送系统的电容量；另一方面，多个储能系统可相互备用，当一个储能系统系统出现故障时，其他储能系统仍可保证工作连续进行。

在一些示例中，如图2所示，发电装置110可包括多个子发电装置1100，多个子发电装置1100与多个储能系统120一一对应设置。当然，本公开实施例包括但不限于此。

图3为本公开一实施例提供的另一种电驱泵送系统的示意图。如图3所示，该电驱泵送系统100包括发电装置110、至少一个储能系统120、主电动机130、泵送装置140、辅助装置150和第一变压器161。各储能系统120包括储能单元122和双向变流器124；泵送装置140与主电动机130相连，并被配置为利用主电动机130输出的机械动力将流体进行泵送。第一变压器161包括输入端、第一输出端和第二输出端，发电装置110与储能单元122相连，第一变压器161的输入端与储能单元122相连，第一变压器161的第一输出端与主电动机130电性相连，第一变压器161的第二输出端与辅助装置150电性相连。

如图3所示，双向变流器124包括第一端、第二端和第三端；双向变流器124的第一端与发电装置110相连，双向变流器124的第二端与储能单元122相连，双向变流器124的第三端与第一变压器161的输入端相连；双向变流器124被配置为将第一端输入的交流电转化为直流电并从第二端输出，将第二端输入的直流电转化为交流电并第三端输出。发电装置110包括原动机112和交流发电机116，原动机112与交流发电机116相连，并被配置为驱动交流发电机116发交流电。由此，该电驱泵送系统既可以通过双向变流器将发电装置提供的交流电转化为直流电并储存在储能单元中，也可以通过双向变流器将储能单元输出的直流电转变为交流电进而驱动需要交流电驱动的主电动机和辅助装置。

在一些示例中，上述的原动机112也可包括内燃机和涡轮发动机中的至少之一。

在一些示例中，如图3所示，该电驱泵送系统100还包括控制系统210、传感器220和第三逆变器173；第三逆变器173的一端与第一变压器161的第二输出端相连，第三逆变器173的另一端与控制系统210和传感器220相连，第三逆变器173被配置为将第一变压器161的第二输出端输出的交流电转换为直流电，从而驱动需要直流电驱动的控制系统和传感器。

在一些示例中，如图3所示，该电驱泵送系统100还包括第一变频器181；第一变频器181的一端与第一变压器161的第一输出端相连，第一变频器181的另一端与主电动机130相连。由此，第一变频器可将第一变压器的第一输出端输出的直流电转换为变频的交流电，由此，该电驱泵送系统可实现无级调速，连续改变转速，提高传动效率。

在一些示例中，如图3所示，上述的主电动机130可为变频电机。

在一些示例中，如图3所示，辅助装置150包括第一辅助电机151和第一辅助部件152，第一变压器161的第二输出端与第一辅助电机151相连，第一辅助电机151与第一辅助部件152相连，并被配置为驱动第一辅助部件152。需要说明的是，当该电驱泵送系统包括上述的第二逆变器时，第一辅助电机可通过第二逆变器与第一变压器的第二输出端相连。

在一些示例中，第一辅助部件152包括润滑泵、散热泵、液压泵、供液泵、离心泵、齿轮泵、搅拌器和转子泵中的至少之一。由此，该辅助装置可实现各种类型的辅助功能，例如润滑功能、散热功能等。

例如，第一辅助电机151可为定频电机或者变频电机，本公开实施例在此不作限制。

在一些示例中，如图3所示，辅助装置150还包括第二变频器182、第二辅助电机154和第二辅助部件155；第二变频器182的一端与第一变压器161的第二输出端相连，第二变频器182的另一端与第二辅助电机154相连，第二辅助电机154与第二辅助部件155相连，并被配置为驱动第二辅助部件155。由此，通过上述的第二变频器，上述的第二辅助电机也可实现无级调速，连续改变转速，提高传动效率。

在一些示例中，第二辅助部件155也可包括润滑泵、散热泵、液压泵、供液泵、离心泵、齿轮泵、搅拌器和转子泵中的至少之一。由此，该辅助装置可实现各种类型的辅助功能，例如润滑功能、散热功能等。

在一些示例中，上述的储能单元122包括化学电池和电容器中的至少之一。由此，上述的储能单元具有较快的充放电能力和相对较大的能量密度。当然，本公开实施例包括但不限于此，上述的储能单元也可采用其他储能方式。

在一些示例中，如图3所示，该电驱泵送装置100还包括切换开关190，包括输入端、第一输出端和第二输出端，切换开关190的输入端与发电装置110相连，切换开关190的第一输出端与储能系统120相连，切换开关190的第二输出端与第一变压器161相连。由此，当切换开关将输入端和第一输出端连通时，发电装置产生的电力可用于储能系统的充电；当切换开关将输入端与第二输出端连通时，发电装置产生的电力可直接通过第一变压器驱动主电动机和辅助装置。由此，发电装置和储能系统可互为备用，在储能系统发生故障时，可通过发电装置进行供电。另外，当主电动机和辅助装置的用电总功率大于至少一个储能系统的供电功率时，可通过将切换开关将输入端和第二输出端连通来控制发电装置和至少一个储能系统同时为主电动机和辅助装置供电。

在一些示例中，如图3所示，该储能系统120还包括电源管理系统128，电源管理系统128与储能单元122相连，并被配置为监测储能单元122的状态和管理储能单元122。

例如，电源管理系统可包括储能单元保护模块，储能单元保护模块可设定储能单元的充电时机。例如，当储能单元的电量小于储能单元的电容量的20％时，发出请求信号，请求发电装置为储能单元进行充电。

图4为本公开一实施例提供的另一种电驱泵送系统的示意图。如图4所示，该电驱泵送系统100包括多个储能系统120，也就是说，上述的至少一个储能系统120为多个储能系统120。此时，多个储能系统120并联在发电装置110和第一变压器161之间。由此，一方面，多个储能系统能够增加该电驱泵送系统的电容量；另一方面，多个储能系统可相互备用，当一个储能系统系统出现故障时，其他储能系统仍可保证工作连续进行。

图5为本公开一实施例提供的另一种电驱泵送系统的示意图。如图5所示，该电驱泵送装置100还包括远程控制器250，发电装置110包括发电装置控制器118，控制系统210与发电装置控制器118、传感器220和电源管理系统128分别通信相连，远程控制器250与控制系统210通信相连。由此，控制系统可以通过各种传感器获取上述各种装置(例如发电装置、泵送装置、辅助装置等)的运行参数，并根据这些运行参数进行控制；另外，上述的控制系统还可通过上述的运行参数估算各种装置的用电功率，进而估算出总功率。另外，该电驱泵送装置还可通过远程控制器实现远程控制。

例如，发电装置控制器包括原动机保护模块，由于原动机可采用内燃机和涡轮发动机，通常需要预热、盘车启动、怠速加热等，不同机型运转结束时还需要怠速润滑、散热、停机盘车散热、散热器持续散热等。因此，通过上述的原动机保护模块，发电装置控制器可自动判断预留保护时间、避免过热损坏或冷启动损坏等付账；另外，发电装置控制器还可监控原动机关键部位温度、润滑系统压力、内燃机转速等自动判断缓冲保护时间，同时满足系统用电需求，避免需要发电时，发电机仍然无法启机的情况。

例如，控制系统可通过电源管理系统获取储能单元的电流、电压、温度、剩余量、报警信息等；控制系统通过发电装置控制器获取发电机电流、电压、频率、温度、转速、报警信息、液体管路压力、油液位置高度等；控制系统获取到报警信息后在本地显示界面显示，也可在远程控制器上的控制界面显示。因此，当出现装置过热、内燃机超速、装置排出管路超压等异常情况时，控制系统可断开供电装置与电机等动力装置之间的开关，停止发电供电，避免发生装置损坏、超压事故等。

在一些示例中，如图5所示，上述的控制系统210还可与上述的第一变频器181和第二变频器182通信相连，从而可控制主电动机130和第二辅助电机154的转速。

在一些示例中，上述的通信相连包括通过有线连接(例如导线、光纤等)的方式进行通信连接，也包括通过无线连接(例如WiFi、移动网络)的方式进行通信连接。

在一些示例中，上述的控制系统和远程控制器可包括存储介质和处理器；存储介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执行存储介质中计算机程序以实现各种控制操作。

例如，上述的存储介质可为易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。

例如，上述的处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理装置，例如可以包括微处理器、可编程逻辑控制器(PLC)等。

当然，在本公开实施例提供的电驱泵送装置中，上述控制系统和远程控制器也可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同物理上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。

实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上(包括在不同存储设备上)，并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。

在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成(VLSI)电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。

本公开实施例提供的电驱泵送装置可实现下列的几种工作模式：

工作模式一：发电装置持续为储能系统供电，储能系统为主电动机、辅助装置等用电装置供电，发电装置中的原动机持续高效率运行。

工作模式二：发电装置持续为主电动机、辅助装置等用电装置供电，多余电力为储能系统充电，储能系统储存电力，发电装置中的原动机大部分时间高效率运行。

工作模式三：发电装置和储能系统共同为主电动机、辅助装置等用电装置供电，保障用电装置的大功率工作需求，发电装置中的原动机保障高效率运行，储能系统提供额外动力。

工作模式四：外接供电设施为储能系统供电，发电装置中的原动机作为备用。例如，上述外接供电设施可以是公用电网或小型局部电网。

在一些示例中，上述的泵送装置可采用车载、撬装、半挂车等形式；另外，泵送装置可与主发动机集成在同一载具或撬装上。由此，该电驱泵送系统可以根据实际工况，选择多种装置形式进行组合，同时方便移运到各个井场，不受场地和电力供应条件限制。

在一些示例中，上述的发电装置可采用车载、撬装、半挂车等形式；当发电装置采用车载形式时，原动机也可为载具的底盘发动机，底盘发动机可通过专用取力器驱动发电机进行发电。

本公开一实施例还提供一种电驱泵送系统的驱动方法。图6为本公开一实施例提供的一种电驱泵送系统的驱动方法的示意图。如图6所示，该电驱泵送系统的驱动方法包括以下步骤：

步骤S101：控制发电装置处于高效运行状态。

步骤S102：根据主电动机和辅助装置的用电总功率调节发电装置的启停状态和至少一个储能系统的充放电状态。

在本公开实施例提供的电驱泵送系统的驱动方法中，由于发电装置可长时间处于高效运行状态，提高了燃油经济性。并且，由于该驱动方法还可根据主电动机和辅助装置的用电总功率调节发电装置的启停状态和至少一个储能系统的充放电状态，从而在发电装置处于高效运行状态的同时，保证储能系统中的电量保持在一定范围之内。

在一些示例中，根据主电动机和辅助装置的用电功率调节至少一个储能系统的充放电状态包括：当主电动机和辅助装置的用电总功率大于至少一个储能系统的供电功率时，控制发电装置和至少一个储能系统同时为主电动机和辅助装置供电；当主电动机和辅助装置的用电总功率小于至少一个储能系统的供电功率，且至少一个储能系统的电量大于至少一个储能系统的电容量的预设比例时，控制至少一个储能系统放电，并关闭发电装置；以及当主电动机和辅助装置的用电总功率小于至少一个储能系统的供电功率，且至少一个储能系统的电量小于至少一个储能系统的电容量的预设比例时，控制至少一个储能系统放电，并启动发电装置并向至少一个储能系统充电。由此，该驱动方法可在各种不同负载的情况下，保障电力供应充足，并且同时使得发电装置长时间高效率运行。

在一些示例中，上述的预设比例为20％。当然，本公开实施例包括但不限于此，上述的预设比例可根据实际需要进行设置。

有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图中，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，本公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。

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 (20)

1.一种电驱泵送系统，包括：

发电装置；

至少一个储能系统，包括储能单元；

主电动机；

泵送装置，与所述主电动机相连，并被配置为利用所述主电动机输出的机械动力将流体进行泵送；

辅助装置；以及

第一变压器，包括输入端、第一输出端和第二输出端，

其中，所述发电装置与所述储能单元相连，所述第一变压器的所述输入端与所述储能单元相连，所述第一变压器的所述第一输出端与所述主电动机电性相连，所述第一变压器的所述第二输出端与所述辅助装置电性相连。

2.根据权利要求1所述的电驱泵送系统，还包括：

第一逆变器，一端与所述第一变压器的所述第一输出端相连，另一端与所述主电动机相连，

其中，所述第一逆变器被配置为将所述第一变压器的所述第一输出端输出的直流电转换为交流电，所述发电装置包括原动机和直流发电机，所述原动机与所述直流发电机相连，并被配置为驱动所述直流发电机发直流电。

3.根据权利要求2所述的电驱泵送系统，还包括：

第二变压器，包括输入端和输出端；

控制系统；以及

传感器，

其中，所述第二变压器的所述输入端与所述储能单元相连，所述第二变压器的输出端与所述控制系统和所述传感器相连。

4.根据权利要求2所述的电驱泵送系统，还包括：

第二逆变器，包括输入端和输出端，

其中，所述第二逆变器的输入端与所述第一变压器的第二输出端相连，所述第二逆变器的输出端与所述辅助装置相连。

5.根据权利要求1所述的电驱泵送系统，其中，所述储能系统还包括：

双向变流器，包括第一端、第二端和第三端，

其中，所述双向变流器的所述第一端与所述发电装置相连，所述双向变流器的所述第二端与所述储能单元相连，所述双向变流器的所述第三端与所述第一变压器的所述输入端相连，

所述双向变流器被配置为将所述第一端输入的交流电转化为直流电并从所述第二端输出，将所述第二端输入的直流电转化为交流电并所述第三端输出，

所述发电装置包括原动机和交流发电机，所述原动机与所述交流发电机相连，并被配置为驱动所述交流发电机发交流电。

6.根据权利要求4所述的电驱泵送系统，还包括：

控制系统；

传感器；以及

第三逆变器，一端与所述第一变压器的所述第二输出端相连，另一端与所述控制系统和所述传感器相连，

其中，所述第三逆变器被配置为将所述第一变压器的所述第一输出端输出的交流电转换为直流电。

7.根据权利要求5或6所述的电驱泵送系统，还包括：

第一变频器，一端与所述第一变压器的所述第一输出端相连，另一端与所述主电动机相连。

8.根据权利要求2-6中任一项所述的电驱泵送系统，其中，所述原动机包括内燃机和涡轮发动机中的至少之一。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的电驱泵送系统，其中，所述辅助装置包括：

第一辅助电机；以及

第一辅助部件，

其中，所述第一变压器的所述第二输出端与所述第一辅助电机相连，所述第一辅助电机与所述第一辅助部件相连，并被配置为驱动所述第一辅助部件。

10.根据权利要求9所述的电驱泵送系统，其中，所述第一辅助部件包括润滑泵、散热泵、液压泵、供液泵、离心泵、齿轮泵、搅拌器和转子泵中的至少之一。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的电驱泵送系统，其中，所述辅助装置还包括：

第二变频器；

第二辅助电机；以及

第二辅助部件，

其中，所述第二变频器的一端与所述第一变压器的所述第二输出端相连，所述第二变频器的另一端与所述第二辅助电机相连，所述第二辅助电机与所述第二辅助部件相连，并被配置为驱动所述第二辅助部件。

12.根据权利要求11所述的电驱泵送系统，其中，所述第二辅助部件包括润滑泵、散热泵、液压泵、供液泵、离心泵、齿轮泵、搅拌器和转子泵中的至少之一。

13.根据权利要求1-6中任一项所述的电驱泵送系统，其中，所述储能单元包括化学电池和电容器中的至少之一。

14.根据权利要求1-6中任一项所述的电驱泵送系统，其中，所述至少一个储能系统包括多个所述储能系统，多个所述储能系统并联在所述发电装置和所述第一变压器之间。

15.根据权利要求1-6中任一项所述的电驱泵送系统，还包括：

切换开关，包括输入端、第一输出端和第二输出端，

其中，所述切换开关的所述输入端与所述发电装置相连，所述切换开关的所述第一输出端与所述储能系统相连，所述切换开关的所述第二输出端与所述第一变压器相连。

16.根据权利要求2或5所述的电驱泵送系统，其中，所述储能系统还包括：

电源管理系统，与所述储能单元相连，并被配置为监测所述储能单元的状态和管理所述储能单元。

17.根据权利要求16所述的电驱泵送系统，还包括：

远程控制器，

其中，所述发电装置包括发电装置控制器，所述控制系统与所述发电装置控制器、所述传感器和所述电源管理系统分别通信相连，所述远程控制器与所述控制系统通信相连。

18.一种根据权利要求1-17中任一项所述的电驱泵送系统的驱动方法，包括：

控制所述发电装置处于高效运行状态；以及

根据所述主电动机和所述辅助装置的用电总功率调节所述发电装置的启停状态和所述至少一个储能系统的充放电状态。

19.根据权利要求18所述的电驱泵送系统的驱动方法，其中，根据所述主电动机和所述辅助装置的用电功率调节所述至少一个储能系统的充放电状态包括：

当所述主电动机和所述辅助装置的用电总功率大于所述至少一个储能系统的供电功率时，控制所述发电装置和所述至少一个储能系统同时为所述主电动机和所述辅助装置供电；

当所述主电动机和所述辅助装置的用电总功率小于所述至少一个储能系统的供电功率，且所述至少一个储能系统的电量大于所述至少一个储能系统的电容量的预设比例时，控制所述至少一个储能系统放电，并关闭所述发电装置；以及

当所述主电动机和所述辅助装置的用电总功率小于所述至少一个储能系统的供电功率，且所述至少一个储能系统的电量小于所述至少一个储能系统的电容量的预设比例时，控制所述至少一个储能系统放电，并启动所述发电装置并向所述至少一个储能系统充电。

20.根据权利要求19所述的电驱泵送系统的驱动方法，其中，所述预设比例为20％。

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