CN219247485U - 电驱压裂设备调压系统及电驱压裂设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及压裂设备技术领域，尤其涉及一种电驱压裂设备调压系统及电驱压裂设备。电驱压裂设备调压系统包括变压器模块和调压控制模块；变压器模块的电源输入端连接电网，变压器模块的电源输出端连接电驱压裂设备的电驱压裂负载电源端；调压控制模块的信号输出端连接变压器模块的信号输入端；调压控制模块的第一输入端连接变压器模块的电源输入端，调压控制模块的第二输入端连接变压器模块的电源输出端，调压控制模块的第三输入端连接电驱压裂负载的负载信息输出端。本实用新型用以解决现有技术中人工调节电驱压裂设备电压导致的调节效果差、危险性较高的缺陷。

Description

电驱压裂设备调压系统及电驱压裂设备

技术领域

本实用新型涉及压裂设备技术领域，尤其涉及一种电驱压裂设备调压系统及电驱压裂设备。

背景技术

压裂是对低产油井采用一种特殊工艺，即用高压力、高砂比的压裂砂、水化学添加剂等支撑剂，经压裂专用设备压裂泵车注入井底使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，从而增加油井产量。电驱压裂设备由电网供电完成作业。但是，电驱压裂设备施工时总负荷容量大，容易影响电网，造成电网电压大幅度波动，尤其在升降排量施工过程中，电压波动范围往往会超过后端设备需求的区间。为满足施工正常进行，目前一般采用人为操作有载调压开关实现输出电压的调节。但人工手动调节，存在调节不及时的情况，容易出现电压过高或过低情况，调节效果较差，影响后端设备使用。同时，配置专人值守配合调压操作，人工成本高，费时费力，且通过人工判断电压调节档位位置，对操作人员经验和业务水平要求较高，也存在安全隐患，危险性较高。

实用新型内容

本实用新型提供一种电驱压裂设备调压系统及电驱压裂设备，用以解决现有技术中人工调节电驱压裂设备电压导致的调节效果差、危险性较高的缺陷。

本实用新型提供一种电驱压裂设备调压系统，包括变压器模块和调压控制模块；所述变压器模块的电源输入端连接电网，所述变压器模块的电源输出端连接电驱压裂设备的电驱压裂负载电源端；所述调压控制模块的信号输出端连接所述变压器模块的信号输入端；所述调压控制模块的第一输入端连接所述变压器模块的电源输入端，所述调压控制模块的第二输入端连接所述变压器模块的电源输出端，所述调压控制模块的第三输入端连接所述电驱压裂负载的负载信息输出端。

根据本实用新型提供的一种电驱压裂设备调压系统，所述变压器模块包括三相变压器和有载调压开关；所述三相变压器的电源输入端连接所述电网，所述三相变压器的电源输出端连接所述电驱压裂负载的电源端；所述有载调压开关的信号输入端连接所述调压控制模块的信号输出端；所述有载调压开关的信号输出端连接所述三相变压器的信号输入端。

根据本实用新型提供的一种电驱压裂设备调压系统，所述调压控制模块包括智能调压控制器和通信管理机；所述智能调压控制器的信号输出端连接所述变压器模块的信号输入端；所述智能调压控制器的信号输入端连接所述通信管理机的信号输出端；所述通信管理机的第一输入端连接所述变压器模块的电源输入端，所述通信管理机的第二输入端连接所述变压器模块的电源输出端，所述通信管理机的第三输入端连接所述电驱压裂负载的负载信息输出端。

根据本实用新型提供的一种电驱压裂设备调压系统，还包括监控主机；所述监控主机与所述智能调压控制器通信连接。

根据本实用新型提供的一种电驱压裂设备调压系统，所述电驱压裂负载包括至少一个负载设备；所述通信管理机分别与每一个所述负载设备通信连接。

根据本实用新型提供的一种电驱压裂设备调压系统，所述负载设备包括电力仪表和主控单元；所述电力仪表和所述主控单元通信连接；所述电力仪表与所述通信管理机通信连接。

根据本实用新型提供的一种电驱压裂设备调压系统，所述调压控制模块还包括第一交换机；所述通信管理机与所述第一交换机通信连接；所述第一交换机分别与每一个所述负载设备通信连接。

根据本实用新型提供的一种电驱压裂设备调压系统，每一个负载设备包括对应的子交换机；每一个所述子交换机分别与对应的所述电力仪表通信连接；每一个所述子交换机分别与对应的所述主控单元通信连接；所述第一交换机分别与每一个所述子交换机通信连接。

根据本实用新型提供的一种电驱压裂设备调压系统，所述负载设备包括变频器。

本实用新型还提供一种电驱压裂设备，所述电驱压裂设备包括电驱压裂负载；通过如上述任一项所述的电驱压裂设备调压系统调整所述电驱压裂负载的供电电压。

本实用新型提供的电驱压裂设备调压系统，包括变压器模块、调压控制模块和电驱压裂负载；变压器模块的电源输入端连接电网，变压器模块的电源输出端连接电驱压裂负载的电源端；调压控制模块的信号输出端连接变压器模块的信号输入端；调压控制模块的第一输入端连接变压器模块的电源输入端，调压控制模块的第二输入端连接变压器模块的电源输出端，调压控制模块的第三输入端连接电驱压裂负载的负载信息输出端。上述结构通过调压控制模块收集变压器模块的电源输入信息、变压器模块的电源输出信息以及电驱压裂负载的负载信息，基于收集的信息，调节变压器模块的输出电压，即调节电驱压裂负载的供电电压，实现电驱压裂设备供电电压的自动调节，提升调节效果。同时，调压控制模块收集信息的过程能够持续进行，形成电压动态调节，进一步提升电驱压裂设备的电压调节效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的电驱压裂设备调压系统的结构示意图之一；

图2是本实用新型提供的电驱压裂设备调压系统的结构示意图之二；

图3是本实用新型提供的电驱压裂设备调压系统的结构示意图之三。

附图标记：

101-变压器模块；102-调压控制模块；103-电驱压裂负载；

104-电网。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1至图3描述本实用新型的电驱压裂设备调压系统。

一个实施例中，如图1所示，电驱压裂设备调压系统，包括变压器模块101和调压控制模块102。

变压器模块101的电源输入端连接电网104，变压器模块101的电源输出端连接电驱压裂设备的电驱压裂负载103电源端；调压控制模块102的信号输出端连接变压器模块101的信号输入端；调压控制模块102的第一输入端连接变压器模块101的电源输入端，调压控制模块102的第二输入端连接变压器模块101的电源输出端，调压控制模块102的第三输入端连接电驱压裂负载103的负载信息输出端。

本实施例中，变压器模块101负责电压转换，将电网104提供的电压转换成电驱压裂负载103需要的电压，为电驱压裂负载103供电。变压器模块101电压转换时的输出电压可以根据需要进行调节。

具体的，调压控制模块102通过第一输入端和变压器模块101的电源输入端，获取变压器模块101的电源输入信息，其中，电源输入信息包括变压器模块101的输入电压和/或输入电流等信息；调压控制模块102通过第二输入端和变压器模块101的电源输出端，获取变压器模块101的电源输出信息，其中，电源输出信息包括变压器模块101的输出电压、输出电流和/或变压器当前挡位等信息；调压控制模块102通过第三输入端和电驱压裂负载103的负载信息输出端，获取电驱压裂负载103的负载信息，其中，负载信息包括电驱压裂负载103(例如，变频器)能够允许的输入电压波动范围(例如，±5％)和/或电驱压裂负载103在运行过程中的电压、电流、有功功率、负载率等信息。

调压控制模块102中预先设置有自适应有载调压逻辑算法。调压控制模块102对变压器模块101的输入电源信息、变压器模块101的输出电源信息以及电驱压裂负载103的负载信息等数据进行分析，通过自适应有载调压逻辑算法判断当前合理的档位，并输出调节指令至变压器模块101实现有载调压。

一个实施例中，如图2所示，变压器模块101包括三相变压器和有载调压开关。

三相变压器的电源输入端连接电网，三相变压器的电源输出端连接电驱压裂负载103的电源端；有载调压开关的信号输入端连接调压控制模块102的信号输出端；有载调压开关的信号输出端连接三相变压器的信号输入端。

本实施例中，三相变压器实现电压转换。该三相变压器的输出电压可以调节，具体的，可以调节三相变压器的输出电压波动范围。有载调压开关通过信号输入端和调压控制模块102的信号输出端，接收调压控制模块102输出的调节指令。有载调压开关作为有载调压的执行机构，基于调节指令，实现对三相变压器分接开关挡位的调节，从而实现调节三相变压器的输出电压。

一个实施例中，如图2所示，调压控制模块102包括智能调压控制器和通信管理机。

智能调压控制器的信号输出端连接变压器模块101的信号输入端；智能调压控制器的信号输入端连接通信管理机的信号输出端；通信管理机的第一输入端连接变压器模块101的电源输入端，通信管理机的第二输入端连接变压器模块101的电源输出端，通信管理机的第三输入端连接电驱压裂负载103的负载信息输出端。

本实施例中，通信管理机负责采集变压器模块101的电源输入信息、变压器模块101的电源输出信息以及电驱压裂负载103的负载信息，并对变压器模块101的电源输入信息、变压器模块101的电源输出信息以及电驱压裂负载103的负载信息进行一致性预处理，然后将预处理后的变压器模块101的电源输入信息、变压器模块101的电源输出信息以及电驱压裂负载103的负载信息传输给智能调压控制器。

智能调压控制器内预先设置有自适应有载调压逻辑算法。智能调压控制器对变压器模块101的输入电源信息、变压器模块101的输出电源信息以及电驱压裂负载103的负载信息等数据进行分析，通过自适应有载调压逻辑算法判断当前合理的档位，并输出调节指令至变压器模块101实现有载调压。

本实施例中，智能调压控制器将调节指令传输给变压器模块101中的有载调压开关。有载调压开关作为执行机构，基于调节指令，调节变压器模块101中的三相变压器。具体的，根据调节指令调整三相变压器的输出电压波动范围，其中，输出电压波动范围可设定为2.5％、5％或7.5％等，也可以根据需要预先人工手工进行输入。

进一步的，有载调压开关基于调节指令对三相变压器调节完毕后，通信管理机可以再次采集调节后的变压器模块101的输入电源信息、变压器模块101的输出电源信息和/或电驱压裂负载103的负载信息，并传输给智能调压控制器。智能调压控制器基于重新采集的变压器模块101的输入电源信息、变压器模块101的输出电源信息和/或电驱压裂负载103的负载信息，确定三相变压器的输出电压波动范围是否需要修正，若需要，则智能调压控制器生成修正指令，并将修正指令传输给有载调压开关，由有载调压开关对三相变压器的输出电压波动范围进行修正。通过修正的过程，进一步提升电压调节的精确性。

本实施例中，智能调压控制器内的自适应有载调压逻辑算法根据实际情况和需要进行设定。一个具体的例子中，智能调压控制器内的自适应有载调压逻辑算法可以实现以下逻辑：

根据电驱压裂负载103能够的接受的输入电压范围，对调压逻辑中判断调压时机，即调节触发时机。比如：当电驱压裂负载103接受±5％的输入电压波动，调压主逻辑会在输入电压波动3％时开始触发调压程序。当电驱压裂负载103接受±8％的输入电压波动，调压主逻辑会在输入电压波动6％时开始触发调压程序。根据不同的负载需求，自动判断输出电压的调节范围，避免有载调压机构的过快或过慢调节，保证调压精度的控制和避免调压机构的频繁动作。

一个实施例中，智能调压控制器实现故障锁定功能，通过通信管理机采集的各类电参数(例如，变压器模块101的输入电源信息、变压器模块101的输出电源信息)、通信信号参数(电驱压裂负载103的负载信息、通信“心跳”状态信息)，实现对三相电压不平衡、三相电流不平衡、过流、超温和/或通信中断等故障的判断，避免在设备存在故障时进行自动调压，出现事故扩大。

一个实施例中，如图2所示，电驱压裂设备调压系统还包括监控主机；监控主机与智能调压控制器通信连接。

本实施例中，监控主机从智能调压控制器获取变压器模块101的输入电源信息、变压器模块101的输出电源信息和/或电驱压裂负载103的负载信息等数据，对变压器模块101的输入电源信息、变压器模块101的输出电源信息和/或电驱压裂负载103的负载信息等信息进行处理后，在监控主机的显示界面进行实时的曲线显示，对调压过程进行实时监控和分析。

监控主机还能够实现设备自我学习的功能。具体的，根据调节过程中记录的档位调节完成时间和电压变化的关系，来调整调节指令的触发时机，既能保证电压调节的及时性，也能避免调压机构的过度频繁动作。例如，某次调节从1～2档调节完成时间(调压机构动作时间)为5S，电压恢复时间为6S，电驱压裂负载103超出了要求的电压波动范围，则监控主机更新智能调压控制器中的软件算法，以在下一次电压调节时自动提前0.5S(以0.5S为单位)触发，来保证输出电压精度。

一个实施例中，如图2所示，电网与三相变压器之间通过输入母线实现电连接，三相变压器与电驱压裂负载103之间通过输出目标实现电连接。三相变压器与有载调压开关之间通过控制线连接，有载调压开关与智能调压控制器之间通过控制线连接。监控主机与智能调压控制器之间可以通过有线通信方式或无线通信方式实现通信连接。通信管理机与三相变压器的输入母线通过有线通信方式或无线通信方式实现通信连接，从而采集电源输入信息等电参数。通信管理机与三相变压器的输出母线通过有线通信方式或无线通信方式实现通信连接，从而采集电源输出信息等电参数。通信管理机与电驱压裂负载103之间可以通过有线通信方式或无线通信方式实现通信连接。优选的，通信管理机采集各类参数采用传输控制协议/网际协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP)的通信方式，以提高采集速率。

一个实施例中，电驱压裂负载103包括至少一个负载设备；通信管理机分别与每一个负载设备通信连接。

本实施例中，三相变压器同时为每一个负载设备供电。电压调节时，通信管理机分别采集每一个负载设备的负载信息，并将每一个负载设备的负载信息传输给智能调压控制器，由智能调压控制器综合每一个负载设备的负载信息，基于电源输入信息、电源输出信息以及综合负载信息生成调节指令。

一个实施例中，负载设备可以为变频器。该变频器与电驱压裂泵一一对应。采集变频器信息即得到了负载信息。

一个实施例中，负载设备包括电力仪表和主控单元；电力仪表和主控单元通信连接；电力仪表与通信管理机通信连接。

本实施例中，如图3所示，负载设备的电力仪表，可以提供负载设备工作中的电流、电压和/或功率等信息；负载设备的主控单元，可以提供控制负载设备运行时采用的允许电压波动范围和/或负载率等信息，主控单元将允许电压波动范围和/或负载率等信息传输给电力仪表，再由仪表转发给通信管理机。

一个实施例中，调压控制模块102还包括第一交换机；通信管理机与第一交换机通信连接；第一交换机分别与每一个负载设备通信连接。

本实施例中，第一交换机实现通信管理机与负载设备之间的通信连接。

一个实施例中，每一个负载设备包括对应的子交换机；每一个子交换机分别与对应的电力仪表通信连接；每一个子交换机分别与对应的主控单元通信连接；第一交换机分别与每一个子交换机通信连接。

本实施例中，如图3所示，第一交换机与各个负载设备分别对应的子交换机，分别通过通信环网实现通信连接。具体的，通信管理机与第一交换机之间可以通过网线连接，第一交换机与各个子交换机之间分别通过网线连接，各个子交换机之间也可以通过网线连接，从而形成通信环网。智能调压控制器与通信管理机之间也可以通过网线连接。

本实用新型提供的电驱压裂设备调压系统，包括变压器模块和调压控制模块；变压器模块的电源输入端连接电网，变压器模块的电源输出端连接电驱压裂设备的电驱压裂负载电源端；调压控制模块的信号输出端连接变压器模块的信号输入端；调压控制模块的第一输入端连接变压器模块的电源输入端，调压控制模块的第二输入端连接变压器模块的电源输出端，调压控制模块的第三输入端连接电驱压裂负载的负载信息输出端。上述结构通过调压控制模块收集变压器模块的电源输入信息、变压器模块的电源输出信息以及电驱压裂负载的负载信息，基于收集的信息，调节变压器模块的输出电压，即调节电驱压裂负载的供电电压，实现电驱压裂设备供电电压的自动调节，提升调节效果。同时，调压控制模块收集信息的过程能够持续进行，形成电压动态调节，进一步提升电驱压裂设备的电压调节效果。

进一步的，通过通信管理机采集变三相压器的电源输入信息、电源输出信息以及负载信息等参数，并进行集中处理后传输至智能调压控制器，智能调压控制器基于各类参数判断是否进行电压调节。智能调压控制器通过发送调节指令给有载调压开关，对三相变压器进行电压档位调节，以满足后端的电驱压裂负载输入电压范围需求。同时，加入负载信息判断条件，根据不同的负载需求，自动判断输出电压的调节范围，避免有载调压机构的过快或过慢调节，实现精确供应，能够有效的避免调压机构的频繁动作导致的故障。还可以基于电驱压裂设备调压系统实现电压调节之后的修正过程，进一步保证调节的精确性。智能调压控制器还具备故障分析功能，在系统出现硬件或软件故障时能够自动锁定自动调压功能，避免事故扩大。

另一方面，本实用新型还提供一种电驱压裂设备，该电驱压裂设备包括电驱压裂负载；通过如上述任意一个实施例提供的电驱压裂设备调压系统调整电驱压裂负载的供电电压。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电驱压裂设备调压系统，其特征在于，包括变压器模块和调压控制模块；

所述变压器模块的电源输入端连接电网，所述变压器模块的电源输出端连接电驱压裂设备的电驱压裂负载电源端；

所述调压控制模块的信号输出端连接所述变压器模块的信号输入端；

所述调压控制模块的第一输入端连接所述变压器模块的电源输入端，所述调压控制模块的第二输入端连接所述变压器模块的电源输出端，所述调压控制模块的第三输入端连接所述电驱压裂负载的负载信息输出端。

2.根据权利要求1所述的电驱压裂设备调压系统，其特征在于，所述变压器模块包括三相变压器和有载调压开关；

所述三相变压器的电源输入端连接所述电网，所述三相变压器的电源输出端连接所述电驱压裂负载的电源端；

所述有载调压开关的信号输入端连接所述调压控制模块的信号输出端；

所述有载调压开关的信号输出端连接所述三相变压器的信号输入端。

3.根据权利要求1所述的电驱压裂设备调压系统，其特征在于，所述调压控制模块包括智能调压控制器和通信管理机；

所述智能调压控制器的信号输出端连接所述变压器模块的信号输入端；

所述智能调压控制器的信号输入端连接所述通信管理机的信号输出端；

所述通信管理机的第一输入端连接所述变压器模块的电源输入端，所述通信管理机的第二输入端连接所述变压器模块的电源输出端，所述通信管理机的第三输入端连接所述电驱压裂负载的负载信息输出端。

4.根据权利要求3所述的电驱压裂设备调压系统，其特征在于，还包括监控主机；

所述监控主机与所述智能调压控制器通信连接。

5.根据权利要求3所述的电驱压裂设备调压系统，其特征在于，所述电驱压裂负载包括至少一个负载设备；

所述通信管理机分别与每一个所述负载设备通信连接。

6.根据权利要求5所述的电驱压裂设备调压系统，其特征在于，所述负载设备包括电力仪表和主控单元；

所述电力仪表和所述主控单元通信连接；

所述电力仪表与所述通信管理机通信连接。

7.根据权利要求6所述的电驱压裂设备调压系统，其特征在于，所述调压控制模块还包括第一交换机；

所述通信管理机与所述第一交换机通信连接；

所述第一交换机分别与每一个所述负载设备通信连接。

8.根据权利要求7所述的电驱压裂设备调压系统，其特征在于，每一个负载设备包括对应的子交换机；

每一个所述子交换机分别与对应的所述电力仪表通信连接；

每一个所述子交换机分别与对应的所述主控单元通信连接；

所述第一交换机分别与每一个所述子交换机通信连接。

9.根据权利要求5至8任一项所述的电驱压裂设备调压系统，其特征在于，所述负载设备包括变频器。

10.一种电驱压裂设备，其特征在于，所述电驱压裂设备包括电驱压裂负载；通过如权利要求1至9任一项所述的电驱压裂设备调压系统调整所述电驱压裂负载的供电电压。

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