CN214728405U - 一种以电池为动力源的固井水泥车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油装备及工程技术领域，具体地涉及一种以电池为动力源的固井水泥车，包括电池模块、移运系统、电机、传动系统、泵、混浆系统、辅助电机和用于控制电池模块的充电和放电过程的电能处理系统；所述电能处理系统的低压侧连接所述电池模块，高压侧连接电机和辅助电机；所述电机通过传动系统与泵连接；所述辅助电机与混浆系统连接；所述电能处理系统、电机、传动系统、泵、混浆系统、辅助电机均安装在移运系统上；本实用新型采用标准化、模块化设计的电池模块，可根据作业需求，在设备上组装多个电池模块或将电池模块单独存放为设备持续提供动力，解决了井场现有供配电系统电能容量有限的问题。

Description

一种以电池为动力源的固井水泥车

技术领域

本实用新型涉及石油装备及工程技术领域，具体地涉及一种以电池为动力源的固井水泥车。

背景技术

传统固井水泥车的动力来源为柴油机，如中国专利CN201811492919.1公开了一种固井水泥车小容积短管线精准HSE试压方法，压方法包括如下步骤：(1)柱塞泵试运转，排净泵内空气，保证试压时的上水效率；(2)变速箱置Ⅱ挡；(3)逐渐加大油门，提高柴油机转速，边提速边观察压力表变化情况，在压力距离目标试压压力P为0.5MP时停止柴油机转速的提升，然后，再缓慢继续提高转速n，压力继续缓慢上升，压力达到目标试压压力P，迅速将油门降至怠速，同时将变速箱挡位置于空挡，柱塞泵停止工作。柴油机体积大、效率低、噪音大、废气排放、燃油费用高，不符合建设节能环保低碳社会的需求，因此陆续有电驱压裂设备投入应用。但压裂井场大多远离城镇，井场现有供配电系统，电能容量有限，不满足电驱压裂设备施工需求。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种以电池为动力源的固井水泥车，解决了井场现有供配电系统电能容量有限的问题。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种以电池为动力源的固井水泥车，包括电池模块、移运系统、电机、传动系统、泵、混浆系统、辅助电机和用于控制电池模块的充电和放电过程的电能处理系统PCS；所述电能处理系统的低压侧连接所述电池模块，高压侧连接电机和辅助电机；所述电机通过传动系统与泵连接；所述辅助电机与混浆系统连接；所述电能处理系统、电机、传动系统、泵、混浆系统、辅助电机均安装在移运系统上。使用时，一个或多个电池模块提供的动力经电能处理系统处理后提供给电机，电机通过传动系统带动泵工作，辅助电机驱动混浆系统工作。

优选的，所述电池模块安装在移运系统上或安装在辅助移运系统上，增加了电池模块安装灵活性，能够根据实际需要进行安装。

优选的，所述电池模块、电能处理系统、电机和辅助电机均与控制系统连接，控制系统对设备进行开关、调速等控制。

优选的，所述电池模块设置一个或多个，更好的为设备提供动力。

优选的，所述电机的类型包含但不限于交流电机、直流电机、同步电机、异步电机、永磁电机、变频一体机等。

优选的，所述移运系统的类型包含但不限于拖车、底盘车、撬架等。

优选的，所述传动系统包括传动轴和减速机，能够降低转速、增大扭矩。

优选的，所述电池模块包括电池组、电池管理系统和箱体；所述电池组与电池管理系统连接，电池组、电池管理系统集成于箱体内；所述电池组包括M个电池单芯和电池架，根据电机对电压和电流的不同需求，串并联组成的电池单元，M≥1；电池组通过串并联的连接方式达到所需求的工作电压后，按照一定的排列规则放置于特定的多层电池架上，组态后连接到能够显示电池组信息的电池管理系统，结合显示信息来控制相关参数；所述电池单芯的类型包含但不限于三元锂、磷酸铁锂、钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂、氢燃料、镍镉、镍氢、铅酸等电池的一种或多种；所述电池管理系统包括多路温度检测模块、单体电压检测模块、电池状态分析模块、电池安全保护模块、能量控制管理模块、通信模块等，用于监测、评估及保护电池运行状态；所述箱体底部设有叉车槽，底角及顶角分别设有固定装置和起吊装置，电池模块的标准化、模块化设计，便于电池组的快速更换。

优选的，所述电能处理系统包括主电路、触发电路、控制电路、变压器、逆变器、变频器；所述主电路包括整流电路、逆变电路、交流变换电路和直流变换电路；所述触发电路包括脉冲发生器和脉冲输出器；所述控制电路的类型包含但不限于开环控制电路、闭环控制电路；电池提供的电流经过处理后通过变频器可实现对交流电机的调速；通过调压可实现对直流电机的调速。

优选的，所述控制系统包括中央处理单元及均于中央处理单元连接的信息采集单元、显示单元、通信单元和供电单元；所述中央处理单元类型包含但不限于PLC、PAC、车载控制器、工控机等，用于数据处理及系统控制；所述信息采集单元包括电池状态监测模块、电能处理系统监测模块、驱动装置状态监测模块，用于数据采集；所述显示单元包括HMI、显示仪表，用于显示数据信息；所述HMI类型包含但不限于显示屏、触摸屏、工控一体机等；所述通信单元包括BMS通信系统、PCS通信系统、驱动装置通信系统、车组通信系统，用于数据通信；所述通信系统的网络拓扑结构包括但不限于星型拓扑、树形拓扑、网状拓扑、总线型拓扑、换型拓扑中的一种或多种。通过信息采集单元采集的信息经过中央处理单元处理后，通过显示单元显示到人机交互界面，操作人员根据实际的工艺需要，通过显示单元下达的控制指令经通信单元到中央处理单元处理后，控制各部件的工作参数；供电单元则为整个控制系统中的单元供电。

本实用新型的技术效果：

与现有技术相比，本实用新型的一种以电池为动力源的固井水泥车，以电池为动力，克服现场无电或电力容量小的不足，满足电驱设备作业需求；采用标准化、模块化设计的电池模块，可根据作业需求，在设备上组装多个电池模块为设备持续提供动力，或将电池模块单独存放在另一个移运系统上为设备持续提供动力，电池模块安装灵活，操作方便；电机驱动，低碳、环保，电机配合控制系统，可实现对设备的精确控制；其整体结构安全可靠，能够持续为设备供电，便于更换电池模块，解决了井场现有供配电系统电能容量有限的问题，应用环境良好。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的一种以电池为动力源的固井水泥车的整体结构示意图；

图2为本实用新型的电池模块示意图；

图3为本实用新型的起吊装置结构示意图；

图4为本实用新型的控制系统示意图；

图5为本实用新型实施例2的一种以电池为动力源的固井水泥车的结构示意图；

图6为本实用新型实施例2的辅助移运系统结构示意图。

图中：1、电池模块，2、电能处理系统，3、控制系统，4、移运系统，5、电机，6、传动系统，7、泵，8、混浆系统，9、辅助电机，10、辅助移运系统，11、中央处理单元，12、信息采集单元，13、显示单元，14、通信单元，15、供电单元，1011、电池组，1012、电池管理系统，1013、箱体，1014、电池架，9001、连接盘，9002、连接柱，9003、吊耳，9004、U型板，9005、耳板，9006、连接杆，9007、螺栓。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合说明书附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例涉及的一种以电池为动力源的固井水泥车，包括电池模块1、电能处理系统2、移运系统4、电机5、传动系统6、泵7、混浆系统8、辅助电机9；所述电能处理系统2的低压侧连接所述电池模块1，高压侧连接电机5和辅助电机9，电能处理系统2用于控制电池模块1的充电和放电过程；所述电机5通过传动系统6与泵7连接；所述辅助电机9与混浆系统8连接；所述电能处理系统2、电机5、传动系统6、泵7、混浆系统8、辅助电机9均安装在移运系统4上。使用时，一个或多个电池模块1提供的动力经电能处理系统2处理后提供给电机5，电机5通过传动系统6带动泵7工作，辅助电机9驱动混浆系统8工作。

所述电池模块1安装在移运系统4上，便于和移运系统4同步移运。

所述电池模块1、电能处理系统2、电机5和辅助电机9均与控制系统3连接，控制系统3对设备进行开关、调速等控制。

所述电池模块1设置一个或多个，更好的为设备提供动力。

所述电机5的类型包含但不限于交流电机、直流电机、同步电机、异步电机、永磁电机、变频一体机等。

所述移运系统4的类型包含但不限于拖车、底盘车、撬架等。

所述传动系统6包括传动轴和减速机，能够降低转速、增大扭矩。

如图2所示，所述电池模块1包括电池组1011、电池管理系统1012和箱体1013；所述电池组1011与电池管理系统1012连接，电池组1011、电池管理系统1012集成于箱体1013内；所述电池组1011包括M个电池单芯和电池架1014，根据电机对电压和电流的不同需求，串并联组成的电池单元，M≥1；电池组1011通过串并联的连接方式达到所需求的工作电压后，按照一定的排列规则放置于特定的多层电池架1014上，组态后连接到能够显示电池组信息的电池管理系统1012，结合显示信息来控制相关参数；所述电池单芯的类型包含但不限于三元锂、磷酸铁锂、钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂、氢燃料、镍镉、镍氢、铅酸等电池的一种或多种；所述电池管理系统1012包括多路温度检测模块、单体电压检测模块、电池状态分析模块、电池安全保护模块、能量控制管理模块、通信模块等，用于监测、评估及保护电池运行状态；所述箱体1013底部设有叉车槽，底角及顶角分别设有固定装置和起吊装置，电池模块1的标准化、模块化设计，便于电池组1011的快速更换。

如图3所示，所述起吊装置包括连接盘9001、连接柱9002、吊耳9003；所述连接柱9002底部固定连接在连接盘9001的上表面，顶部与吊耳9003可拆卸式连接，如螺纹连接；所述连接柱9002上固定连接有倒置U型板9004，U型板9004位于吊耳9003下方，两个端部一体式连接耳板9005；U型板9004的水平面与连接盘9001之间通过两个连接杆9006连接；所述连接盘9001与两个所述耳板9005上均开设有若干个与螺栓9007配合使用的通孔；使用时，将连接盘9001和两个耳板9005通过螺栓9007安装在箱体1013的顶角处，优选的，在箱体1013的四个顶角处均安装一个起吊装置；连接盘9001和两个耳板9005对吊耳9003起到双重固定的作用。

所述电能处理系统2包括主电路、触发电路、控制电路、变压器、逆变器、变频器；所述主电路包括整流电路、逆变电路、交流变换电路和直流变换电路；所述触发电路包括脉冲发生器和脉冲输出器；所述控制电路的类型包含但不限于开环控制电路、闭环控制电路；电池提供的电流经过处理后通过变频器可实现对交流电机的调速；通过调压可实现对直流电机的调速。

如图4所示，所述控制系统3包括中央处理单元11及均于中央处理单元11连接的信息采集单元12、显示单元13、通信单元14和供电单元15；所述中央处理单元11类型包含但不限于PLC、PAC、车载控制器、工控机等，用于数据处理及系统控制；所述信息采集单元12包括电池状态监测模块、电能处理系统监测模块、驱动装置状态监测模块，用于数据采集；所述显示单元13包括HMI、显示仪表，用于显示数据信息；所述HMI类型包含但不限于显示屏、触摸屏、工控一体机等；所述通信单元14包括BMS通信系统、PCS通信系统、驱动装置通信系统、车组通信系统，用于数据通信；所述通信系统的网络拓扑结构包括但不限于星型拓扑、树形拓扑、网状拓扑、总线型拓扑、换型拓扑中的一种或多种。通过信息采集单元12采集的信息经过中央处理单元11处理后，通过显示单元13显示到人机交互界面，操作人员根据实际的工艺需要，通过显示单元13下达的控制指令经通信单元14到中央处理单元11处理后，控制各部件的工作参数；供电单元15则为整个控制系统中的单元供电。

本实用新型能够持续为设备供电，安全可靠，便于更换电池，解决了井场现有供配电系统电能容量有限的问题，应用环境良好。

实施例2：

如图5和6所示，本实施例涉及的一种以电池为动力源的固井水泥车，其主体结构与实施例1相同，其不同之处在于：所述电池模块1安装在辅助移运系统10上，增加了电池模块1安装灵活性，能够根据实际需要进行安装。

上述具体实施方式仅是本实用新型的具体个案，本实用新型的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本实用新型权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本实用新型的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种以电池为动力源的固井水泥车，其特征在于：包括电池模块、移运系统、电机、传动系统、泵、混浆系统、辅助电机和用于控制电池模块的充电和放电过程的电能处理系统；所述电能处理系统的低压侧连接所述电池模块，高压侧连接电机和辅助电机；所述电机通过传动系统与泵连接；所述辅助电机与混浆系统连接；所述电能处理系统、电机、传动系统、泵、混浆系统、辅助电机均安装在移运系统上。

2.根据权利要求1所述的以电池为动力源的固井水泥车，其特征在于：所述电池模块安装在移运系统上或安装在辅助移运系统上。

3.根据权利要求1或2所述的以电池为动力源的固井水泥车，其特征在于：所述电池模块包括电池组、电池管理系统和箱体；所述电池组与电池管理系统连接，电池组、电池管理系统集成于箱体内。

4.根据权利要求3所述的以电池为动力源的固井水泥车，其特征在于：所述箱体顶角设置有起吊装置；所述起吊装置包括连接盘、连接柱、吊耳；所述连接柱底部固定连接在连接盘的上表面，顶部与吊耳可拆卸式连接；所述连接柱上固定连接有倒置U型板，U型板位于吊耳下方，两个端部一体式连接耳板；U型板的水平面与连接盘之间通过两个连接杆连接；所述连接盘与两个所述耳板上均开设有若干个与螺栓配合使用的通孔。

5.根据权利要求1或2或4所述的以电池为动力源的固井水泥车，其特征在于：所述电池模块、电能处理系统、电机和辅助电机均与控制系统连接。

6.根据权利要求5所述的以电池为动力源的固井水泥车，其特征在于：所述控制系统包括中央处理单元及均于中央处理单元连接的信息采集单元、显示单元、通信单元和供电单元。

7.根据权利要求1或2或4或6所述的以电池为动力源的固井水泥车，其特征在于：所述电池模块设置一个或多个。

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