MX2013015335A - Sistema y metodo para activar una bomba. - Google Patents

Sistema y metodo para activar una bomba.

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Abstract

Un sistema (10) para activar una bomba (20) incluye un motor de turbina de gas (14) que tiene un eje de salida (30) y un convertidor de torsión (18) que incluye un eje de entrada (36) acoplado al eje de salida del motor de turbina de gas y un eje de salida (38) configurado para estar acoplado a un eje de entrada (40) de una bomba; el sistema incluye además un controlador acoplado (42) al convertidor de torsión, en donde el controlador está configurado para recibir una señal indicadora de una presión en por lo menos una de la entrada de bomba (22) y la salida (24) de bomba, y controlar una velocidad del eje de salida del convertidor de torsión con base en la señal indicadora de presión.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA ACTIVAR UNA BOMBA CAMPO TÉCNICO La presente descripción se relaciona con un sistema y método para activar una bomba y, más particularmente, con un sistema y un método para activar una bomba mediante un motor de turbina de gas acoplado a un convertidor de torsión.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Es posible acoplar un motor de turbina de gas a una bomba y, por lo tanto, suministrar energía a la bomba para bombear fluido. Sin embargo, los motores de turbina de gas operan normalmente a velocidades giratorias mucho más altas que las bombas. Por ejemplo, algunos motores de turbina de gas pueden operar de manera eficaz a aproximadamente 15,000-16,000 revoluciones por minuto (rpm), mientras que algunas bombas pueden operar a velocidad de hasta aproximadamente 2,000 rpm. Es posible acoplar el motor de turbina de gas a una bomba a través de un ensamble de engranaje de reducción, de manera que la velocidad operativa del motor de turbina de gas sea compatible con la velocidad operativa de la bomba.
Sin embargo, en algunas aplicaciones es deseable operar una bomba a velocidades variantes con base en condiciones del fluido que es bombeado. Por ejemplo, puede ser deseable operar a una velocidad mucho más baja que la velocidad operativa normal de la bomba. En tales situaciones, un motor de turbina de gas puede ser inconveniente para suministrar energía a la bomba porque puede operar de manera eficaz en solo un intervalo relativamente reducido de velocidades operativas en comparación con la bomba.
Un sistema que emplea un convertidor de torsión y un motor de sincronización para arrancar una combinación de activación/carga se describe en la Patente de E.U.A. No. 7,422,543 B2 para Ransbarger et al. (la "patente '543"). En particular, la patente '543 describe un convertidor de torsión empleado para aumentar la velocidad giratoria de una carga a una velocidad máxima permitida por el convertidor de torsión. Entonces, el motor de sincronización se emplea para aumentar más la velocidad giratoria de la carga para que coincida sustancialmente con la velocidad giratoria del accionador.
Aunque la patente '543 describe el uso de un convertidor de torsión para acoplar un motor de turbina a una carga, el sistema descrito en la patente '543 puede sufrir cierto número de inconvenientes potenciales debido a, por ejemplo, control insuficiente de la salida del convertidor de torsión. De esta forma, puede ser deseable aminorar o superar estos inconvenientes potenciales para mejorar el control de la salida del convertidor de torsión.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la presente descripción incluye un sistema para activar una bomba configurada para recibir fluido en una entrada de bomba y descargar el fluido en una salida de bomba. El sistema incluye un motor de turbina de gas que tiene un eje de salida y un convertidor de torsión que incluye un eje de entrada acoplado al eje de salida del motor de turbina de gas y un eje de salida configurado para estar acoplado a un eje de entrada de una bomba. El sistema incluye además un controlado acoplado al convertidor de torsión, en donde el controlador está configurado para recibir una señal indicadora de una presión en por lo menos una de la entrada de bomba y la salida de bomba, y controlar una velocidad del eje de salida del convertidor de torsión basado en la señal indicadora de presión.
De acuerdo con un aspecto adicional, la presente descripción incluye un sistema para bombear fluido. El sistema incluye un motor de turbina de gas que tiene un eje de salida y una bomba configurada para bombear fluido. La bomba incluye una entrada, una salida y un eje de entrada. El sistema incluye además un convertidor de torsión que incluye un eje de entrada acoplado al eje de salida del motor de turbina de gas y un eje de salida acoplado al eje de entrada de la bomba. El sistema también incluye un controlador acoplado al convertidor de torsión, en donde el controlador está configurado para recibir una señal indicadora de una presión en por lo menos una entrada de bomba y la salida de bomba, y controlar una velocidad del eje de salida del convertidor de torsión con base en la señal indicadora de presión.
De acuerdo con otro aspecto, la descripción incluye un método para controlar salida de una bomba acoplada a un motor de turbina de gas a través de un convertidor de torsión. El método incluye operar el motor de turbina de gas a una velocidad relativamente constante y controlar una velocidad de un eje de salida del convertidor de torsión con base en una señal indicadora de presión en por lo menos una de la entrada de bomba y una salida de bomba.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de una modalidad ejemplar de un sistema para bombear fluido.
La figura 2 es una vista en elevación de una porción de un sistema para bombear fluido.
La figura 3 es un diagrama de bloques de una modalidad ejemplar de un sistema para bombear fluido.
La figura 4 es un diagrama de flujo de una modalidad ejemplar de un método para bombear fluido.
La figura 5 es un diagrama de flujo de otra modalidad ejemplar de un método para bombear fluido.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 1 muestra una modalidad ejemplar de un sistema 10 para bombear fluido. Como se muestra en la figura 1 , el sistema ejemplar 10 incluye cuatro grupos de bombas 12. Aunque la modalidad ejemplar mostrada incluye cuatro grupos de bombas 12, se pueden emplear menos o más grupos de bombas 12 en el sistema 10, por ejemplo, para cumplir con la capacidad de bombeo deseada del sistema 10. Como se muestra en las figuras 1 y 2, cada uno de los juegos de bombas 12 ejemplares, incluye un motor de turbina de gas 14 acoplado a una entrada de una transmisión 16 respectiva. La transmisión 16 puede incluir un ensamble de engranaje de reducción. Una salida de cada transmisión 16 respectiva está acoplada a una entrada de un convertidor de torsión 18 respectivo, y una salida de cada convertidor de torsión 18 respectivo está acoplada a una entrada de una bomba 20. El convertidor de torsión 18 puede ser un convertidor de torsión de velocidad variable, lo cual se puede controlar para variar la relación de velocidad de entrada a velocidad de salida del convertidor de torsión 18 entre 0 y 1 : 1. La bomba 20 puede ser una bomba de desplazamiento positivo, por ejemplo, una bomba de desplazamiento positivo de doble tornillo.
Cada bomba 20 incluye una entrada de fluido 22 y una salida de fluido 24. La entrada de fluido 22 recibe fluido a través de uno o más tubos 26 desde una fuente de fluido corriente arriba (no mostrada) del sistema 10, y el sistema 10 está configurado para bombear el fluido recibido desde la fuente de fluido corriente arriba a través de la salida de fluido 24 y uno o más tubos 28 a un recipiente de fluido corriente abajo (no mostrado). Por ejemplo, la fuente de fluido corriente arriba puede ser una plataforma petrolera en alta mar, y el recipiente de fluido corriente abajo puede ser una terminal en tierra para recibir petróleo crudo extraído por la plataforma petrolera en alta mar. Así, el fluido bombeado por el sistema 10 puede incluir petróleo crudo, el cual, bajo ciertas condiciones, puede ser altamente viscoso y difícil de bombear. Por ejemplo, si el bombeo de petróleo crudo desde la fuente de fluido corriente arriba ha sido suspendido durante un periodo debido a, por ejemplo, razones relacionadas con mantenimiento y/o climatológicas, el petróleo en los tubos 26 entre la fuente de fluido corriente arriba y el sistema 10, se puede volver relativamente más viscoso y difícil de bombear. Esto puede resultar de, por ejemplo, enfriamiento del petróleo crudo mientras permanece estacionario en los tubos 26 durante un periodo extendido. Como resultado, cuando el bombeo del petróleo crudo se reanuda después de un periodo de suspensión, puede ser deseable comenzar la operación del sistema 10 al operar las bombas 20 muy por debajo de una velocidad de bombeo normal y en estado constante.
Como se muestra en la figura 3, el sistema ejemplar 10 incluye un motor de turbina de gas 14 que incluye un eje de salida 30 acoplado a un eje de entrada 32 de transmisión 16. Un eje de salida 34 de la transmisión 16 respectiva está acoplado a un eje de entrada 36 de un convertidor de torsión 18, y un eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 está acoplado a un eje de entrada 40 de bomba 20.
La modalidad ejemplar mostrada en la figura 3 incluye un controlador 42 configurado para controlar la operación del sistema 10. Por ejemplo, el controlador 42 puede estar acoplado a un motor de turbina de gas 14 y puede estar configurado para controlar la operación del motor de turbina de gas 14, incluyendo el control de la salida de energía y/o la velocidad del eje de salida 30. El controlador ejemplar 42 también puede estar acoplado al convertidor de torsión 18 y puede estar configurado para controlar la operación del convertidor de torsión 18, que incluye controlar una relación de la velocidad del eje de entrada 36 a la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18, como se explica a mayor detalle más adelante.
El controlador 42 puede incluir uno o más procesadores, microprocesadores, unidades centrales de procesamiento, computadoras integradas, módulos de control electrónico y/o cualesquier otros dispositivos computacionales y de control conocidos por los expertos en la técnica. El controlador 42 puede estar configurado para ejecutar uno o más programas o aplicaciones de software almacenados en una ubicación de memoria, leer desde un medio legible por computadora y/o ser accesado desde un dispositivo externo operativamente acoplado al controlador 42 mediante cualquier red de comunicaciones conveniente.
El sistema ejemplar 10 mostrado en la figura 3 también incluye una interfaz de operador 44 configurada para facilitar el control del sistema 10 por un operador, ya sea presente en el sistema 10 o ubicado de manera remota del sistema 10. La interfaz de operador 44 está acoplada al controlador 42 mediante un enlace físico de comunicación y/o un enlace inalámbrico de comunicación 45. La interfaz de operador 44 puede estar integrada con el controlador 42 o puede estar separada del controlador 42.
El controlador 42 puede estar configurado para operar el motor de turbina de gas 14 a una velocidad objetivo de aproximadamente 15,000 a aproximadamente 16,000 rpm. Esta velocidad objetivo puede corresponder con cualquier velocidad de operación que resulte en una operación eficaz del motor de turbina de gas 14. De acuerdo con algunas modalidades, el controlador 42 puede estar configurado para operar el motor de turbina de gas 14 a una velocidad relativamente constante que puede corresponder con una velocidad dentro de un intervalo predeterminado de la velocidad objetivo, por ejemplo, dentro de aproximadamente 100 a 500 rpm de la velocidad objetivo del motor de turbina de gas 14.
El convertidor de torsión 18 ejemplar es un convertidor de torsión de velocidad variable, el cual está configurado para proporcionar una capacidad de variar una relación de velocidad del eje de entrada 36 a la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18. Por ejemplo, el convertidor de torsión 18 se puede controlar de tal manera que la relación de la velocidad giratoria del eje de entrada 36 a la velocidad giratoria del eje de salida 38 varía entre 0 y 1 :1. Al variar la relación, la velocidad de bomba 20 se puede variar para proporcionar una velocidad de flujo deseada del fluido bombeado que es sustancialmente independiente de la velocidad del eje de entrada 36 del convertidor de torsión 18 y la velocidad del motor de turbina de gas 14.
En una modalidad ejemplar mostrada en la figura 3, el sistema 10 incluye un sensor 46 configurado para proporcionar una indicación de la presión en la entrada 22 de la bomba 20 relacionada con el tubo 26 que proporciona comunicación fluida con la fuente de fluido corriente arriba. El sistema 10 también incluye un sensor 50 configurado para proporcionar una indicación de la presión en la salida 24 de bomba 20 relacionada con el tubo 28 que proporciona comunicación fluida con el recipiente de fluido corriente abajo. Los sensores 46 y 50 pueden incluir sensores de presión y/o sensores de flujo. Los sensores 46 y 50 están acoplados al controlador 42, de manera que proporcionan señales indicadoras de presión en la entrada 22 y en la salida 24 de la bomba 20 al controlador 42.
De acuerdo con algunas modalidades, el controlador 42 puede estar configurado para operar el motor de turbina de gas 14 a una velocidad relativamente constante mientras varia la salida de la bomba 20 al variar la relación de entrada con salida del convertidor de torsión 18. Por ejemplo, el controlador 42 puede recibir una señal del sensor 46 indicador de presión de fluido en la entrada 22 de la bomba 20 y controlar la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 con base en la señal. Por ejemplo, el controlador 42 puede controlar el convertidor de torsión 18 de manera que la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 se incrementa cuando la señal del sensor 46 indicador de presión en la entrada 22 de la bomba 20 aumenta por encima de una presión de entrada objetivo. En cambio, el controlador 42 puede controlar el convertidor de torsión 18 de manera que la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 disminuye cuando la señal del sensor 46 indicador de presión en la entrada 24 de la bomba 20 disminuye por debajo de una presión de entrada objetivo. De esta manera ejemplar, la bomba de salida 20 puede estar controlada sin variar significativamente la velocidad del motor de turbina de gas 14.
De acuerdo con algunas modalidades, el controlador 42 puede recibir una señal del sensor 50 indicador de presión de fluido en la salida 24 de la bomba 20 y controlar la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 con base en la señal. Por ejemplo, el controlador 42 puede controlar el convertidor de torsión 18 de manera que la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 se disminuye cuando la señal del sensor 50 indicador de presión en la salida 24 de la bomba 20 es mayor que una presión máxima predeterminada. Esto puede evitar que ocurra una presión indeseablemente alta corriente abajo de la bomba 20.
De acuerdo con algunas modalidades, la salida de la bomba 20 puede estar controlada manualmente por un operador. Por ejemplo, un operador puede usar una interfaz de operador 44 para seleccionar una velocidad de salida para el motor de turbina de gas 14 y o una salida para bomba 20, por ejemplo, con base por lo menos en parte en la presión en la entrada 22 y/o en la salida 24 de la bomba 20, de manera similar al procedimiento descrito anteriormente. El controlador 42 puede estar configurado para recibir señales desde la interfaz de operador 44 mediante el enlace 45 y operar el motor de turbina de gas 14 y el convertidor de torsión 18 para proporcionar una salida deseada de la bomba 20.
La figura 4 muestra un diagrama de flujo de una modalidad ejemplar de un método para bombear fluido. El método ejemplar comienza en 100 y el motor de turbina de gas 14 es operado a una velocidad objetivo en el paso 110. A partir de ahí, en el paso 120, si la presión de fluido en la entrada 22 de la bomba 20 es mayor que una presión de entrada objetivo, y en el paso 130, si la presión de fluido en la salida 24 de la bomba 20 está por debajo de una presión máxima predeterminada, entonces en el paso 140, la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 se aumenta para aumentar la salida de bomba 20. Por otro lado, si en el paso 120, la presión de fluido en la entrada 22 de la bomba 20 está por debajo de la presión de entrada objetivo, entonces, en el paso 150, la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 se reduce para reducir la salida de la bomba 20. Además, si en el paso 130, la presión de fluido en la salida 24 de la bomba 20 es igual o excede la presión máxima predeterminada, en el paso 150 se reduce la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 para reducir la salida de la bomba 20. Este método ejemplar se puede realizar de manera manual por un operador a través de una interfaz de operador 44 o de manera automática a través de un controlador 42.
La figura 5 muestra un diagrama de flujo de otra modalidad ejemplar de un método para bombear fluido. El método ejemplar comienza en 100 y el motor de turbina de gas 14 es operado a una velocidad objetivo en el paso 110. A partir de ahí, en el paso 120, si la presión de fluido en la salida 24 de la bomba 20 es menor que una presión de salida objetivo, y en el paso 130, si la presión de fluido en la salida 22 de la bomba 20 es mayor que una presión mínima predeterminada, entonces en el paso 140, la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 se aumenta para aumentar la salida de bomba 20. Por otro lado, si en el paso 120, la presión de fluido en la salida 24 de la bomba 20 es mayor que la presión de salida objetivo, entonces, en el paso 150, la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 se reduce para reducir la salida de la bomba 20. Además, si en el paso 130, la presión de fluido en la entrada 22 de la bomba 20 es menor que la presión mínima predeterminada, en el paso 150 se reduce la velocidad del eje de salida 38 del convertidor de torsión 18 para reducir la salida de la bomba 20. Este método ejemplar se puede realizar de manera manual por un operador a través de una interfaz de operador 44 o de manera automática a través de un controlador 42.
Aplicabilidad industrial El sistema ejemplar 10 se puede usar para bombear un fluido. Por ejemplo, el sistema ejemplar 10 mostrado en la figura 1 incluye cuatro juegos de bombas 12, cada uno incluye un motor de turbina de gas 14 acoplado a una transmisión 16 que, a su vez, está acoplada al convertidor de torsión 18 acoplado a una bomba 20. La bomba 20 recibe fluido a través de uno o más tubos 26 desde una fuente de fluido corriente arriba del sistema 10, y el sistema 10 está configurado para bombear el fluido recibido desde la fuente de fluido corriente arriba a través de uno o más tubos 28 a un recipiente de fluido corriente abajo.
Por ejemplo, la fuente de fluido corriente arriba puede ser una plataforma petrolera en alta mar, y el recipiente de fluido corriente abajo puede ser una terminal en tierra para recibir petróleo crudo extraído por la plataforma petrolera en alta mar. Así, el fluido bombeado por el sistema 10 puede incluir petróleo crudo, el cual, bajo ciertas condiciones, puede ser altamente viscoso y difícil de bombear. Por ejemplo, si el bombeo de petróleo crudo desde la fuente de fluido corriente arriba se ha suspendido durante un periodo, puede ser deseable comenzar la operación del sistema 10 al operar las bombas 20 muy por debajo de una salida normal y en estado constante de las bombas 20 y a partir de ahí, aumentar de manera gradual la salida de bombas 20 hasta que alcancen una salida normal en estado constante.
El convertidor de torsión 18 ejemplar facilita variar la salida de bomba 20 sin variar significativamente la velocidad del motor de turbina de gas 14. Esto puede permitir que el motor de turbina de gas 14 opere en un intervalo de velocidades resultantes en mayor eficacia y/o en emisiones indeseables reducidas.
En la modalidad ejemplar mostrada, al arrancar el sistema 10, por ejemplo, si el petróleo crudo bombeado es viscoso y difícil de bombear, puede tomar varios días antes de que el sistema 10 sea capaz de bombear el petróleo crudo a una velocidad de flujo normal y en estado constante. Esto puede resultar, en parte, de la fuente corriente arriba que suministra el petróleo crudo a una velocidad de flujo mucho menor que la normal. Así que al arrancar el bombeo del petróleo crudo por el sistema 10 puede ser deseable comenzar a bombear el petróleo a una velocidad de flujo relativamente baja (por ejemplo, aproximadamente 50,000 barriles por día), y gradualmente, aumentar la velocidad de flujo bombeada por el sistema 10 a una velocidad de flujo normal en estado constante (por ejemplo, aproximadamente 600,000 a aproximadamente 650,000 barriles por día).
Por ejemplo, la velocidad de flujo se puede aumentar gradualmente mediante iniciar el bombeo al usar primero solo un juego de bombas 12 y establecer la velocidad de flujo a una primera velocidad de flujo (por ejemplo, de aproximadamente 50,000 barriles por día) y después, continuar bombear el petróleo crudo a esta primera velocidad de flujo durante un periodo predeterminado antes de aumentar la velocidad de flujo por una cantidad predeterminada para una segunda velocidad de flujo (por ejemplo, 100,000 barriles por día). Este enfoque de aumento gradual se puede continuar hasta que el primer juego de bombas 12 haya alcanzado su velocidad de flujo normal en estado constante (por ejemplo, de aproximadamente 150,000 a aproximadamente 160,000 barriles por día). A partir de ahí, el bombeo mediante el uso de un segundo juego de bombas 12 se puede iniciar en la primera velocidad de flujo, con la velocidad de flujo del segundo juego de bombas 12 siendo gradualmente aumentada de manera similar al proceso descrito anterior para el primer juego de bombas 12. A partir de ahí, este enfoque de aumento se puede repetir al usar los juegos de bombas 12 restantes hasta que el sistema 10 opere a velocidad de bombeo normal de estado constante (por ejemplo, de aproximadamente 600,000 a aproximadamente 650,000 barriles por día).
En el ejemplo anterior, el motor de turbina de gas 14 puede operar de aproximadamente 15,500 a 16,000 rpm. La transmisión 16 puede incluir un ensamble de engranaje de reducción que resulta en eje de salida 34 de la transmisión 16 que opera de aproximadamente 3,200 a aproximadamente 3,300 rpm. El convertidor de torsión 18 puede ser un convertidor de torsión de velocidad variable configurado para variar la operación con una velocidad de eje de salida de aproximadamente 500 a aproximadamente 1 ,800 rpm. La bomba 20 puede ser una bomba de doble tornillo de desplazamiento positivo con una capacidad de hasta aproximadamente 160,000 barriles por día, con eje de entrada 40 de bomba 20 siendo accionado a una velocidad de aproximadamente 1 ,800 rpm por el eje de salida 38 del convertidor de torsión 18.
Para los expertos en la técnica será aparente que se pueden realizar varías modificaciones y variaciones a los sistemas y métodos ejemplares descritos. Otras modalidades serán aparentes para los expertos en la técnica a partir de considerar la especificación y práctica de las modalidades ejemplares descritas. Se pretende que la especificación y ejemplos sean considerados como ejemplares únicamente, con un alcance verdadero como se indica por las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES
1. Un sistema (10) para activar una bomba (20) configurada para recibir fluido en una entrada de bomba (22) y descargar el fluido en una salida de bomba (24), el sistema comprende: un motor de turbina de gas (14) que tiene un eje de salida (30); un convertidor de torsión (18) que incluye un eje de entrada (36) acoplado al eje de salida del motor de turbina de gas, y un eje de salida (38) configurado para estar acoplado a un eje de entrada (40) de una bomba; y un controlador (42) acoplado al convertidor de torsión, en donde el controlador está configurado para: recibir una señal indicadora de una presión en por lo menos una de la entrada de bomba y de la salida de bomba, y controlar una velocidad del eje de salida del convertidor de torsión con base en la señal indicadora de presión.
2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el controlador está configurado para aumentar la velocidad del eje de salida del convertidor de torsión cuando una señal indicadora de presión en la entrada de bomba indica un aumento en presión.
3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el controlador está configurado para recibir una señal indicadora de presión en la salida de bomba, y el controlador está configurado para disminuir la velocidad del eje de salida del convertidor de torsión cuando la señal indicadora de presión en la salida de bomba indica una presión que excede una presión predeterminada.
4. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el eje de entrada del convertidor de torsión está acoplado al eje de salida del motor de turbina de gas a través de una transmisión (16), la transmisión incluye un eje de entrada (32) acoplado al eje de salida del motor de turbina de gas y un eje de salida (34) acoplado al eje de entrada del convertidor de torsión.
5. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el controlador está configurado para controlar la velocidad del eje de salida del convertidor de torsión independiente de una velocidad del eje de salida del motor de turbina de gas.
6. Un sistema (10) para bombear fluido, el sistema comprende: una bomba configurada para bombear fluido, la bomba incluye una entrada, una salida y un eje de entrada; y un sistema para activar una bomba de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
7. El sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el controlador está configurado para controlar la velocidad del eje de salida del convertidor de torsión a una velocidad que varía de aproximadamente 500 rpm a aproximadamente 1 ,800 rpm.
8. El sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el controlador está configurado para aumentar la velocidad del eje de salida del convertidor de torsión cuando una señal indicadora de presión en la entrada de bomba indica un aumento en presión.
9. El sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el controlador está configurado para recibir una señal indicadora de presión en la salida de bomba, y el controlador está configurado para disminuir la velocidad del eje de salida del convertidor de torsión cuando la señal indicadora de presión en la salida de bomba indica una presión que excede una presión predeterminada.
10. Un método para controlar la salida de una bomba (20) acoplada a un motor de turbina de gas (14) mediante un convertidor de torsión (18), el método comprende: operar el motor de gas de turbina a una velocidad relativamente constante; y controlar una velocidad de un eje de salida (36) del convertidor de torsión con base en una señal indicadora de presión en por lo menos uno de una entrada (22) de la bomba y una salida de la bomba (24).
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Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10208624B2 (en) * 2013-02-26 2019-02-19 United Technologies Corporation Lubrication of journal bearing during clockwise and counter-clockwise rotation
US9879609B1 (en) * 2013-03-14 2018-01-30 Tucson Embedded Systems, Inc. Multi-compatible digital engine controller
PE20160314A1 (es) * 2014-08-07 2016-04-27 Harnischfeger Tech Inc Sistema de accionamiento de acoplamiento hidraulico para un compresor de aire de equipo de perforacion
DE202015105177U1 (de) * 2015-09-30 2017-01-02 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Anordnung zum Bestimmen eines Drucks
US11624326B2 (en) 2017-05-21 2023-04-11 Bj Energy Solutions, Llc Methods and systems for supplying fuel to gas turbine engines
US11560845B2 (en) 2019-05-15 2023-01-24 Bj Energy Solutions, Llc Mobile gas turbine inlet air conditioning system and associated methods
US11015594B2 (en) 2019-09-13 2021-05-25 Bj Energy Solutions, Llc Systems and method for use of single mass flywheel alongside torsional vibration damper assembly for single acting reciprocating pump
US11002189B2 (en) 2019-09-13 2021-05-11 Bj Energy Solutions, Llc Mobile gas turbine inlet air conditioning system and associated methods
US10895202B1 (en) 2019-09-13 2021-01-19 Bj Energy Solutions, Llc Direct drive unit removal system and associated methods
CA3197583A1 (en) 2019-09-13 2021-03-13 Bj Energy Solutions, Llc Fuel, communications, and power connection systems and related methods
US11555756B2 (en) 2019-09-13 2023-01-17 Bj Energy Solutions, Llc Fuel, communications, and power connection systems and related methods
CA3092829C (en) 2019-09-13 2023-08-15 Bj Energy Solutions, Llc Methods and systems for supplying fuel to gas turbine engines
US10989180B2 (en) * 2019-09-13 2021-04-27 Bj Energy Solutions, Llc Power sources and transmission networks for auxiliary equipment onboard hydraulic fracturing units and associated methods
US10815764B1 (en) 2019-09-13 2020-10-27 Bj Energy Solutions, Llc Methods and systems for operating a fleet of pumps
US10961914B1 (en) 2019-09-13 2021-03-30 BJ Energy Solutions, LLC Houston Turbine engine exhaust duct system and methods for noise dampening and attenuation
CA3092865C (en) 2019-09-13 2023-07-04 Bj Energy Solutions, Llc Power sources and transmission networks for auxiliary equipment onboard hydraulic fracturing units and associated methods
US12065968B2 (en) 2019-09-13 2024-08-20 BJ Energy Solutions, Inc. Systems and methods for hydraulic fracturing
US11702919B2 (en) 2019-09-20 2023-07-18 Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. Adaptive mobile power generation system
CN110485982A (zh) 2019-09-20 2019-11-22 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 一种涡轮压裂设备
US12065916B2 (en) 2019-09-20 2024-08-20 Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. Hydraulic fracturing system for driving a plunger pump with a turbine engine
CN113047916A (zh) 2021-01-11 2021-06-29 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 可切换设备、井场及其控制方法、设备以及存储介质
US11519395B2 (en) 2019-09-20 2022-12-06 Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. Turbine-driven fracturing system on semi-trailer
CN110500255A (zh) * 2019-09-20 2019-11-26 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 一种压裂泵动力驱动系统
DE102019131129A1 (de) * 2019-11-19 2021-05-20 Voith Patent Gmbh Hydraulische Frakturierungspumpvorrichtung und Verfahren zum Antreiben einer solchen
US10961993B1 (en) * 2020-03-12 2021-03-30 American Jereh International Corporation Continuous high-power turbine fracturing equipment
US11920584B2 (en) 2020-03-12 2024-03-05 American Jereh International Corporation Continuous high-power turbine fracturing equipment
US11708829B2 (en) 2020-05-12 2023-07-25 Bj Energy Solutions, Llc Cover for fluid systems and related methods
US10968837B1 (en) 2020-05-14 2021-04-06 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods utilizing turbine compressor discharge for hydrostatic manifold purge
US11428165B2 (en) 2020-05-15 2022-08-30 Bj Energy Solutions, Llc Onboard heater of auxiliary systems using exhaust gases and associated methods
US11208880B2 (en) 2020-05-28 2021-12-28 Bj Energy Solutions, Llc Bi-fuel reciprocating engine to power direct drive turbine fracturing pumps onboard auxiliary systems and related methods
US11208953B1 (en) 2020-06-05 2021-12-28 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to enhance intake air flow to a gas turbine engine of a hydraulic fracturing unit
US11109508B1 (en) 2020-06-05 2021-08-31 Bj Energy Solutions, Llc Enclosure assembly for enhanced cooling of direct drive unit and related methods
US11066915B1 (en) 2020-06-09 2021-07-20 Bj Energy Solutions, Llc Methods for detection and mitigation of well screen out
US11111768B1 (en) 2020-06-09 2021-09-07 Bj Energy Solutions, Llc Drive equipment and methods for mobile fracturing transportation platforms
US10954770B1 (en) 2020-06-09 2021-03-23 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods for exchanging fracturing components of a hydraulic fracturing unit
US11028677B1 (en) 2020-06-22 2021-06-08 Bj Energy Solutions, Llc Stage profiles for operations of hydraulic systems and associated methods
US11939853B2 (en) 2020-06-22 2024-03-26 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods providing a configurable staged rate increase function to operate hydraulic fracturing units
US11933153B2 (en) 2020-06-22 2024-03-19 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to operate hydraulic fracturing units using automatic flow rate and/or pressure control
US11125066B1 (en) 2020-06-22 2021-09-21 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to operate a dual-shaft gas turbine engine for hydraulic fracturing
US11466680B2 (en) 2020-06-23 2022-10-11 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods of utilization of a hydraulic fracturing unit profile to operate hydraulic fracturing units
US11473413B2 (en) 2020-06-23 2022-10-18 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to autonomously operate hydraulic fracturing units
US11220895B1 (en) 2020-06-24 2022-01-11 Bj Energy Solutions, Llc Automated diagnostics of electronic instrumentation in a system for fracturing a well and associated methods
US11149533B1 (en) 2020-06-24 2021-10-19 Bj Energy Solutions, Llc Systems to monitor, detect, and/or intervene relative to cavitation and pulsation events during a hydraulic fracturing operation
US11193361B1 (en) 2020-07-17 2021-12-07 Bj Energy Solutions, Llc Methods, systems, and devices to enhance fracturing fluid delivery to subsurface formations during high-pressure fracturing operations
US11639654B2 (en) 2021-05-24 2023-05-02 Bj Energy Solutions, Llc Hydraulic fracturing pumps to enhance flow of fracturing fluid into wellheads and related methods
US20230258172A1 (en) * 2022-02-11 2023-08-17 Spm Oil & Gas Inc. Optimizing an efficiency of a positive displacement pump with a constant or near-constant speed power source

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3886729A (en) 1973-08-30 1975-06-03 Gen Motors Corp Gas turbine with throttle responsive hydrokinetic torque converter and throttle responsive hydrokinetic torque converter
US4008567A (en) 1975-04-28 1977-02-22 Joseph Hirsch Torque control system
JPS6014947B2 (ja) * 1976-10-22 1985-04-16 豊田工機株式会社 無段変速機の自動加圧装置
US4132064A (en) 1977-05-26 1979-01-02 The Garrett Corporation Turbine engine with differential gearing between high pressure turbine and compressor
DE3411444A1 (de) 1984-01-31 1985-08-01 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Gasturbinenkraftwerk mit luftspeicherung und verfahren zum betrieb desselben
US5092824A (en) 1990-10-09 1992-03-03 Connett Donald C Pump output control system with high efficiency hydromechanical variable speed drive
JPH10317990A (ja) 1997-05-16 1998-12-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン等の起動装置
US6463740B1 (en) * 2000-08-10 2002-10-15 Phillips Petroleum Company Compressor starting torque converter
US7207785B2 (en) * 2000-09-28 2007-04-24 Goodrich Pump & Engine Control Systems, Inc. Vane pump wear sensor for predicted failure mode
AUPS300902A0 (en) * 2002-06-18 2002-07-11 Permo-Drive Research And Development Pty Ltd Decoupling mechanism for hydraulic pump/motor assembly
WO2004072485A1 (en) * 2003-02-05 2004-08-26 Engineered Support Systems, Inc. Digital pressure controller for pump assembly
US7422543B2 (en) 2005-09-14 2008-09-09 Conocophillips Company Rotation coupling employing torque converter and synchronization motor
US8191410B2 (en) 2009-08-28 2012-06-05 General Electric Company Mechanical drive train for testing full scale compressor rigs and gas turbines

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US20130004337A1 (en) 2013-01-03

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