CN201891518U - 气体发动机并车系统 - Google Patents

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李树生
李全武
郑圣彬
李治朋
王令金
孙乐美
孙洁
张�浩
刘�东
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China National Petroleum Corp
CNPC Jichai Power Complex
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China National Petroleum Corp
CNPC Jichai Power Complex
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Abstract

公开了一种气体发动机并车系统包括自动并车控制模块、多套发动机控制系统；其中，每套发动机控制系统包括1台发动机。根据本实用新型提供的气体发动机并车系统，能实现多台天然气发动机直接驱动钻井机械时的并车和负荷分配。

Description

气体发动机并车系统
技术领域
本实用新型涉及自动控制领域，特别涉及一种气体发动机并车系统。
背景技术
在钻井动力应用中，两台或三台发动机通过机械连接并车，连接设备间机械转速变比不同会导致发动机做功不同，但柴油机通过执行器位置反馈等方式可以实现调差功能，同时由于柴油机适应性较强，虽然也存在负荷分配不均的情况，但基本在柴油机能够适应的范围内。
现在世界上气体发动机用于石油钻井动力还是空白。如果采取与柴油机相同的并车方式，由于气体发动机的调速及空燃比控制方式的不同，会导致各台发动机负荷波动大以及负荷分配严重不均，甚至发生一台承担全部负荷，造成其超负荷运行，影响发动机运行稳定性和寿命。在钻井应用中，没有相关设备可以测出发动机实际输出功率，同时由于气体发动机本身的负荷特性问题，导致没有气体发动机用于钻井动力。
另外柴油机或双燃料发动机可通过油泵齿条或执行器位置反馈来实现发动机调差，而气体发动机执行器位置与发动机负荷不成线性对应关系，因此导致并车用气体发动机无法实现调差，这也是钻井气体发动机无法并车的原因之一。
发明内容
本实用新型的目的之一是提供一种能实现钻井气体发动机并车和负荷分配的气体发动机并车系统。
根据本实用新型的一个方面，提供一种气体发动机并车系统包括：自动并车控制模块、多套发动机控制系统；其中，每套发动机控制系统包括1台气体发动机；每套发动机控制系统计算各自气体发动机的运行功率，并将计算得到的气体发动机功率发送至所述自动并车控制模块；所述自动并车控制模块接收所述计算得到的气体发动机功率，计算所有气体发动机的总运行功率，根据所述总运行功率计算每台气体发动机的平均运行功率，并根据所述平均运行功率向每套发动机控制系统发出调整信号，调整每台气体发动机的运行功率。
根据本实用新型提供的气体发动机并车系统能实现多台天然气气体发动机直接驱动钻井机械时的并车和负荷分配。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的气体发动机并车系统的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例提供的气体发动机并车系统包括自动并车控制模块、多套发动机控制系统（可以是2-4套）及显示模块。
其中，每套发动机控制系统包括1台气体发动机。自动并车控制模块通过CAN总线与每套发动机控制系统连接。每套发动机控制系统计算各自气体发动机的运行功率，并将计算得到的气体发动机功率发送至自动并车控制模块。自动并车控制模块接收计算得到的气体发动机功率，计算所有气体发动机的总运行功率，根据总运行功率计算每台气体发动机的平均运行功率，并根据该平均运行功率向每套发动机控制系统发出调整信号（调整信号的电压为0～5V），调整每台气体发动机的运行功率。显示模块与自动并车控制模块连接，显示每台气体发动机的功率值、转速。
其中，发动机控制系统包括控制器、燃气控制阀、执行器及数字电位器。控制器根据采集的气体发动机增压后混合气压力、气体发动机转速及燃气压力等信号，计算气体发动机的运行功率。燃气控制阀在控制器的控制下，控制燃气的流量，以控制不同工况下的空燃比。执行器，在控制器的控制下，控制进入气体发动机气缸的空气及燃气的混合气，以达到控制气体发动机转速及负荷的目的。数字电位器通过接收手动设定的升降速信号，输出一稳定的电压信号给控制器，作为气体发动机运行的基准转速。
本实施例提供的气体发动机并车系统能解决气体发动机在无实际功率信号输入情况下，通过将气体发动机其它可测参数（如气体发动机增压后混合气压力、气体发动机转速及燃气压力等信号）转化功率信号实现并车运行及负荷分配。本实施例提供的气体发动机并车系统能实现多台气体发动机之间的自动负荷分配，满足钻井工况要求，提高钻井动力的可靠性和稳定性，适用于多台钻井动力用气体发动机的并车应用工况，解决机械并车带来的负荷分配不均问题，减少因负荷不均造成的气体发动机故障，节省了成本，又实现了降低排放的目的。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气体发动机并车系统，其特征在于，包括：
自动并车控制模块、多套发动机控制系统；其中，每套发动机控制系统包括1台气体发动机；
每套发动机控制系统计算各自气体发动机的运行功率，并将计算得到的气体发动机功率发送至所述自动并车控制模块；
所述自动并车控制模块接收所述计算得到的气体发动机功率，计算所有气体发动机的总运行功率，根据所述总运行功率计算每台气体发动机的平均运行功率，并根据所述平均运行功率向每套发动机控制系统发出调整信号，调整每台气体发动机的运行功率。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发动机控制系统包括：
控制器，根据采集的气体发动机增压后混合气压力、气体发动机转速及燃气压力信号，计算气体发动机的运行功率；
燃气控制阀，在所述控制器的控制下，控制燃气的流量，以控制不同工况下的空燃比；
执行器，在所述控制器的控制下，控制进入气体发动机气缸的空气及燃气的混合气，以达到控制气体发动机转速及负荷的目的。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述发动机控制系统还包括：
数字电位器，通过接收手动设定的升降速信号，输出一稳定的电压信号给所述控制器，作为气体发动机运行的基准转速。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
显示模块，与所述自动并车控制模块连接，显示每台气体发动机的功率值、转速。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于：
所述发动机控制系统套数为2~4套。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于：
所述自动并车控制模块通过CAN总线与每套发动机控制系统连接。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102022198A (zh) * 2010-12-16 2011-04-20 中国石油天然气集团公司 气体发动机并车系统及方法
CN102882232A (zh) * 2012-09-21 2013-01-16 中国石油集团长城钻探工程有限公司工程服务公司 一种用于钻机电网的储能补偿方法及其装置

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