CN210518154U - 一种多变频器单电机压裂电控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种多变频器单电机压裂电控系统，包括移相变压器、变频器A、变频器B、永磁同步电机和压裂泵，所述移相变压器与电网连接，所述移相变压器包括两个二次绕组，两个二次绕组与所述变频器A、变频器B连接；所述变频器A、变频器B与所述永磁同步电机连接，所述永磁同步电机与压裂泵直接连接。本实用新型在压裂作业过程中，经过移相变压器1接入的变频器A2和变频器B3可同时工作，实现了小容量变频器带动大功率电机的目的。压裂作业过程现场工况复杂，当压裂系统中两台变频器中的任意一台出现故障时，另一台采取不停机降功率运行，提高了压裂作业的效率以及电动压裂系统的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气田油气增产作业领域，具体涉及适用于压裂作业的一种多变频器单电机压裂电控系统。
背景技术
我国页岩气已经实现规模化开发，合理的压裂作业模式是实现高效率、低成本开发的关键。已经实施的区块压裂施工特征体现在工作压力高、压裂施工规模大的特点，且发展趋势在逐步的扩大。面对深层页岩气大型压裂工程，机组功率储备率下降、燃料和易损件消耗高、超高压力施工风险大、噪音和环境污染等问题更显突出。另一方面，我国压裂装备动力等核心部件长期依赖国外进口，严重约束国内压裂设备的发展与创新。近几年，随着国内外各油田对电驱这一块的重视，加上电网驱动的优势“无噪音、无油污、节能环保”等特点，国内已有厂家开发出了电动压裂泵，主要采用传统变频驱动方式，虽然具有一定的节能效果，但从现场应用情况来看，可靠性不高、效率较低，若现场压裂作业期间有一台压裂泵控制系统出现故障，就需要更换一台压裂系统才能满足压裂作业的施工需求,这大大降低了系统的可靠性和工作效率。
为了提高压裂泵作业的可靠性、使设备高效运行，现有的多变频器单电机压裂泵电控装置主要是给压裂电控系统配两台变频器，在一台变频器出现故障时，另一台能够正常工作，确保系统不停机继续正常可靠运行；现有的多变频单电机压裂电控系统在压裂作业时能提高作业运行效率，从真正意义上实现节能。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种多变频器单电机压裂电控系统，通过多变频器单电机电动压裂泵电控装置实现在系统出现一台变频器出现故障时，能够确保系统不停机继续正常可靠运行，同时提高作业运行效率，从真正意义上实现节能。
为实现上述目的，本实用新型通过以下方案实现：一种多变频器单电机压裂电控系统，包括移相变压器、变频器A、变频器B、永磁同步电机和压裂泵，所述移相变压器与电网连接，所述移相变压器包括两个二次绕组，两个二次绕组与所述变频器A、变频器B连接；所述变频器A、变频器B为容量相同规格的变频器；所述变频器A、变频器B与所述永磁同步电机连接，所述永磁同步电机与压裂泵直接连接。
所述移相变压器的两个二次绕组存在相位差，所述移相变压器的两个副边分别与变频器A、变频器B相连，组成脉波整流。
在压裂作业过程中移相变压器接入的变频器A和变频器B用于同时带动永磁同步电机工作，任意一台变频器故障则另一台不停机降功率运行。
小容量多变频器拖动大功率单电机，所述变频器A、变频器B拖动永磁同步电机，且永磁同步电机与变频器变频器A、变频器B直接连接。
所述移相变压器、变频器A、变频器B集成在一个房体内。
本实用新型的有益效果为：1. 系统整体可靠性提高。由于采用了多变频器结构，当系统正常运行过程中，若其中一台变频器出现故障时，将其断开，只让另一台变频器工作，系统仍可降载运行而不必停车，可靠性得到了提高，系统工作效率也得到提高。
2.采取多变频器拖动单电机的方式，实现了小容量变频器拖动大功率电机的目的。
3. 电动压裂泵采用了永磁同步电动机，转子中不需要励磁电流，电机的功率因数高，减少定子电流和定子铜耗，而且在稳定运行时没有转子铜耗，进而可以使总损耗降低，而减小风扇容量甚至去掉风扇，从而减小甚至省去了相应的风摩损耗。和异步电动机比较，节能效果更好。额定负载时，变频永磁同步电机比变频异步电机效率高2%～5%。
4. 压裂系统采用了12脉移相整流方法，由于移相变压器的两个二次绕组的线电压之间都有一定角度的相移，使得两个整流桥产生的5, 7次主要谐波相互抵消，这样可使得变压器一次侧线电流近似正弦波，降低了对电网谐波的干扰。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：
图1为本实用新型一种多变频器单电机压裂电控系统示意图。
具体实施方式
如图所示，一种多变频器单电机压裂电控系统，包括移相变压器、变频器A、变频器B、永磁同步电机和压裂泵，所述移相变压器与电网连接，所述移相变压器包括两个二次绕组，两个二次绕组与所述变频器A、变频器B连接；所述变频器A、变频器B为容量相同规格的变频器；所述变频器A、变频器B与所述永磁同步电机连接，所述永磁同步电机与压裂泵直接连接。
由此结构，移相变压器1的两个副边分别与变频器A2、变频器B2相连，组成12脉波整流；两台变频器与一台三相电机连接，一方面通过对两台小容量变频器的控制实现对大电机的拖动运行，另一方面在系统运行过程中若其中一台变频器出现故障时通过只让另一台正常的变频器工作，实现降功率运行控制；永磁同步电机与压裂泵直接连接；房体6集成移相变压器1、变频器A2、变频器B2于房体内，不暴露在外，确保系统长期运行的可靠性。
其中：移相变压器1，两个二次绕组与两台变频器器连接，移相变压器1的两个二次绕组通过星型、三角形及延边三角形接法形成移相角，使得两个个整流桥产生的5, 7 主要谐波相互抵消，这样可使得变压器一次侧线电流近似正弦波，降低了对电网谐波的干扰。
所述移相变压器的两个二次绕组存在相位差，所述移相变压器的两个副边分别与变频器A、变频器B相连，组成脉波整流。
在压裂作业过程中移相变压器接入的变频器A和变频器B用于同时带动永磁同步电机工作，任意一台变频器故障则另一台不停机降功率运行。
小容量多变频器拖动大功率单电机，所述变频器A2、变频器B3拖动永磁同步电机，且永磁同步电机与变频器变频器A、变频器B直接连接。
所述移相变压器、变频器A、变频器B集成在一个房体内。
变频器A2和变频器B3，为两台小功率变频器（单台功率均为P）带动大永磁同步电机5（单台电机功率为P2，且P2＜2P）。在系统运行过程中，若其中任意一台变频器出现故障，变频器A2或者变频器B3将自动断开，另一台变频器B3或者变频器A2则正常运转，达到系统不停机降功率运行。
永磁同步电机4，为大功率电机，变频器A2和变频器B3同时工作可达到电机额定功率，若本实用新型结构的变频器任一台故障时则电机不停机降功率运行。
压裂泵5，与永磁同步电机4直接连接，省去了中间传动环节，这种直连方式提高了传动效率。
房体6，通过合理布局将压裂泵所需的移相变压器、两台变频器、等部件集成在一个房子内，实现对这些设备的保护，确保这些设备不会受到外界破坏，也不会受到风雨冰雪的影响，增强了整个压裂电控系统的可靠性。
压裂作业过程中，经过移相变压器1接入的变频器A2和变频器B3可同时工作，实现了小容量变频器带动大功率电机的目的。压裂作业过程现场工况复杂，当压裂系统中两台变频器中的任意一台出现故障时，另一台采取不停机降功率运行，最大限度地提高压裂作业效率以及可靠性。
Claims (5)
1.一种多变频器单电机压裂电控系统，包括移相变压器（1）、变频器A（2）、变频器B（3）、永磁同步电机（4）和压裂泵（5），其特征在于：所述移相变压器（1）与电网连接，所述移相变压器（1）包括两个二次绕组，两个二次绕组与所述变频器A（2）、变频器B（3）连接；所述变频器A（2）、变频器B（3）为容量相同规格的变频器；所述变频器A（2）、变频器B（3）与所述永磁同步电机（4）连接，所述永磁同步电机（4）与压裂泵（5）直接连接。
2.根据权利要求1所述的一种多变频器单电机压裂电控系统，其特征在于：所述移相变压器（1）的两个二次绕组存在相位差，所述移相变压器（1）的两个副边分别与变频器A（2）、变频器B（3）相连，组成12脉波整流。
3.根据权利要求1或2所述的一种多变频器单电机压裂电控系统，其特征在于：在压裂作业过程中移相变压器（1）接入的变频器A（2）和变频器B（3）用于同时带动永磁同步电机（4）工作，任意一台变频器故障则另一台不停机降功率运行。
4.根据权利要求1所述的一种多变频器单电机压裂电控系统，其特征在于：小容量多变频器拖动大功率单电机，所述变频器A（2）、变频器B（3）拖动永磁同步电机（4），且永磁同步电机（4）与变频器变频器A（2）、变频器B（3）直接连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种多变频器单电机压裂电控系统，其特征在于：所述移相变压器（1）、变频器A（2）、变频器B（3）集成在一个房体（6）内。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201921455141.7U CN210518154U (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 一种多变频器单电机压裂电控系统 |
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| CN201921455141.7U CN210518154U (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 一种多变频器单电机压裂电控系统 |
Publications (1)
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| CN210518154U true CN210518154U (zh) | 2020-05-12 |
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| CN201921455141.7U Active CN210518154U (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 一种多变频器单电机压裂电控系统 |
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| CN (1) | CN210518154U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023087516A1 (zh) * | 2021-11-16 | 2023-05-25 | 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 | 压裂设备及其启动方法和压裂设备组 |
| US11955782B1 (en) | 2022-11-01 | 2024-04-09 | Typhon Technology Solutions (U.S.), Llc | System and method for fracturing of underground formations using electric grid power |
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2019
- 2019-09-03 CN CN201921455141.7U patent/CN210518154U/zh active Active
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| US11955782B1 (en) | 2022-11-01 | 2024-04-09 | Typhon Technology Solutions (U.S.), Llc | System and method for fracturing of underground formations using electric grid power |
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