RU2253741C2 - Method of operation of self-contained power station - Google Patents
Method of operation of self-contained power station Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253741C2 RU2253741C2 RU2003118170/06A RU2003118170A RU2253741C2 RU 2253741 C2 RU2253741 C2 RU 2253741C2 RU 2003118170/06 A RU2003118170/06 A RU 2003118170/06A RU 2003118170 A RU2003118170 A RU 2003118170A RU 2253741 C2 RU2253741 C2 RU 2253741C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- diesel
- flywheel
- speed
- power station
- Prior art date
Links
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Предложенный объект относится к области синтеза и функционирования автономных электростанций, обслуживающих потребителей, рабочий процесс которых связан с возможным кратковременным появлением резко возрастающих моментов сопротивления, преодоление которых заставляет искать специальные для этого решения. Самое простое, казалось бы, решение состоит в выборе источника энергопитания повышенной мощности, однако для преодоления только кратковременных перегрузок это было бы неэкономичным. Поэтому поставленная задача состояла в изыскании такого технического решения, которое позволяло бы экономно работать на устойчивых режимах по преодолению расчетных моментов сопротивления, по которым выбирается мощность источника энергопитания, и в то же время предлагаемый объект должен преодолевать кратковременные перегрузки, превышающие возможности выбираемого источника электропитания.The proposed object relates to the field of synthesis and functioning of autonomous power plants serving consumers, the working process of which is associated with the possible short-term appearance of sharply increasing moments of resistance, overcoming of which makes us look for special solutions for this. The simplest, it would seem, solution is to choose a power source of increased power, however, to overcome only short-term overloads, this would be uneconomical. Therefore, the task was to find such a technical solution that would allow working economically in stable modes to overcome the calculated moments of resistance by which the power source is selected, and at the same time, the proposed facility must overcome short-term overloads that exceed the capabilities of the selected power source.
Сформулированная нами задача является актуальной для многих отраслей, но особое значение она принимает для буровиков [1], работающих на газонефтепромыслах глубокого заложения скважин, процесс бурения которых включает в себя проведение целого ряда мероприятий, одним из которых, по своей значимости и по потребным на это энергозатратам, является обеспечение вращения забойного инструмента в скважине с выносом разрушенной породы оттуда и одновременным укреплением боковых стенок скважины. Причем все это осуществляют с использованием буровых насосов, которые закачивают глинистый раствор в центральное отверстие неподвижной в скважине колонны труб и подают этот раствор в концевые забойные двигатели-турбобуры, к которым крепят воздействующие на породу режущие инструменты. При этом особенность данного процесса бурения связана с разным характером нагрузок на буровые насосы, которые зависят от целого ряда факторов, в результате чего буровые насосы потенциально должны развивать давление раствора до 40 МПа, хотя основную работу ведут при давлении 20-25 МПа.The task formulated by us is relevant for many industries, but it takes on special significance for drillers [1] working in deep-well gas and oil fields, the drilling process of which includes a number of activities, one of which, in its importance and in terms of need for it, energy consumption, is to ensure the rotation of the downhole tool in the well with the removal of the destroyed rock from there and at the same time strengthening the side walls of the well. Moreover, all this is carried out using mud pumps, which pump clay mud into the central hole of the pipe string stationary in the borehole and feed this solution into the endhole motors-turbodrills, to which the cutting tools acting on the rock are attached. Moreover, the peculiarity of this drilling process is associated with the different nature of the loads on the drilling pumps, which depend on a number of factors, as a result of which the drilling pumps should potentially develop a solution pressure of up to 40 MPa, although the main work is carried out at a pressure of 20-25 MPa.
Отсюда следует, что выбираемая система автономного энергопитания буровых насосов должна быть как можно более адаптивной к изменению параметров бурения.It follows that the selected system of autonomous energy supply of mud pumps should be as adaptive as possible to changing drilling parameters.
Уровень техники в области автономного энергообеспечения различных по своему назначению потребителей позволяет остановиться на системе энергопитания [2], включающей соединенные между собой разобщительной муфтой двигатель и генератор и с закрепленным на другом конце выходного вала генератора маховиком. Особенность этой энергосистемы в том, что она является комбинированной и способной, за счет включенных в нее элементов автоматического регулирования, работать как от внешней электросети, когда разобщительная муфта выключена, двигатель остановлен и генератор выполняет функцию синхронного компенсатора, так и в автономном режиме обеспечения электроэнергией, когда при изменении параметров тока во внешней электросети, генератор, ротор которого остался раскрученным от энергии маховика, автоматически переходит в режим своей работы с подключением посредством разобщительной муфты к двигателю внутреннего сгорания. И все же, несмотря на такую универсальность своей работы, данная система не отвечает поставленной нами задаче - возможности ее реагирования на существенные колебания нагрузки, причем, когда система работает только в автономном режиме энергообеспечения. Однако по наличию своих конструктивных признаков система [2] рассматривается нами в качестве ближайшего аналога-прототипа.The prior art in the field of autonomous power supply of various consumers for its intended purpose allows you to stop at the power supply system [2], which includes an engine and a generator connected by a disconnect coupling and with a flywheel fixed to the other end of the generator output shaft. The peculiarity of this power system is that it is combined and capable, due to the elements of automatic control included in it, to operate both from an external power supply, when the isolation clutch is turned off, the engine is stopped and the generator performs the function of a synchronous compensator, and in stand-alone mode of providing electricity, when, when changing the current parameters in the external power supply network, the generator, the rotor of which remains untwisted from the energy of the flywheel, automatically enters its operation mode with by means of an isolation clutch to an internal combustion engine. And yet, despite such universality of its work, this system does not meet the task we set - the possibility of its response to significant load fluctuations, moreover, when the system works only in stand-alone power supply mode. However, by the presence of its design features, the system [2] is considered by us as the closest analogue prototype.
Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.
В способе функционирования автономной электростанции путем работы ее дизель-генераторного агрегата, оборудованного дополнительным маховиком и разобщительной муфтой с элементами ее автоматического управления, согласно изобретению, дополнительный маховик размещают на отдельном валу, который соединяют с дизель-генераторным агрегатом посредством разобщительной муфты, причем для ввода электростанции в работу с последующим преодолением ею повышенных кратковременных пусковых сопротивлений от потребителя, проводят подготовительную операцию, когда к остановленному дизель-генераторному агрегату с помощью разобщительной муфты подсоединяют дополнительный маховик, после чего электростанцию запускают без нагрузки и по показаниям датчика частоты вращения вала генератора следят за его выходом на номинальные обороты, после чего включают нагрузку и следят уже за интенсивным падением оборотов генератора, причем информацию об этом в автоматическом режиме передают на контроллер управления, откуда, по окончанию падения оборотов генератора подают сигнал на разобщительную муфту и отстыковывают вращающийся дополнительный маховик от дизель-генераторного агрегата и, тем самым, переводят этот агрегат в ускоренный режим восстановления его первоначальных номинальных оборотов.In the method of functioning of an autonomous power plant by operating its diesel generator set equipped with an additional flywheel and an uncoupling clutch with elements of its automatic control, according to the invention, the additional flywheel is placed on a separate shaft, which is connected to the diesel generator unit by means of an uncoupling clutch, for inputting the power station in work with the subsequent overcoming of it by increased short-term starting resistance from the consumer, conduct preparatory op walkie-talkie, when an additional flywheel is connected to a stopped diesel generator unit using an uncoupling clutch, after which the power plant is started without load and, according to the readings of the generator shaft speed sensor, monitor its output at nominal speed, then turn on the load and already monitor the intensive drop in speed generator, and information about this is automatically transmitted to the control controller, from where, at the end of the fall in the generator speed, a signal is sent to the uncoupling muff y and undock additional rotating flywheel of the diesel-generator set and thereby translate the assembly in a crash recovery mode its initial nominal speed.
Предложенная система схематично представлена на чертеже. Она включает раму 1, на которой смонтированы и сблокированы между собой посредством неразъемной муфты 2 дизель 3 и генератор электрического тока 4. В подшипниках рамы 1 установлен оборудованный маховиком 5 вал 6, который посредством разобщительной муфты 7 соединен с одним из валов постоянно сблокированного агрегата: дизель-генератор.The proposed system is schematically represented in the drawing. It includes a frame 1, on which a diesel 3 and an electric current generator 4 are mounted and interlocked by means of a one-piece clutch 2. A shaft 6 equipped with a flywheel 5 is mounted in the bearings of the frame 1, which is connected to one of the shafts of a permanently interlocked unit via a disconnect clutch 7: diesel -generator.
В данном случае, для посадки муфты 7 выбран противоположный двигателю второй выходной конец вала генератора 4. В принципе, возможно и другое решение, если маховик 5 с валом 6 расположить не справа от генератора 4, а слева от двигателя 3.In this case, the second output end of the shaft of the generator 4 opposite the engine is selected for landing of the coupling. In principle, another solution is also possible if the flywheel 5 with the shaft 6 is located not to the right of the generator 4, but to the left of the engine 3.
Помимо перечисленных выше элементов, предложенный объект снабжен системой автоматического слежения в виде датчика частоты вращения 8 вала генератора и контроллера управления 9 с его сигнальными каналами “а”, “б” и “в”, которые связывают элемент 9 соответственно с элементами 8, 7 и с оператором потребителя энергии.In addition to the elements listed above, the proposed object is equipped with an automatic tracking system in the form of a speed sensor 8 of the generator shaft and control controller 9 with its signal channels “a”, “b” and “c”, which connect element 9, respectively, with elements 8, 7 and with the operator of the energy consumer.
Функционирует предложенная система энергопитания следующим образом. Так при бурении на относительно малых глубинах, когда достижение давления выходящего из буровых насосов глинистого раствора достаточно средних значений (20-25 МПа), система работает в номинальном своем режиме при отключенной разобщительной муфте 7 и не вращающемся маховике 5. В периоды, предшествующие появлению повышенных моментов сопротивлений в процессе бурения (обычно это связано с запусками насосов под нагрузкой), и при необходимости дальнейшего повышения давления нагнетания раствора и расходуемой насосами мощности, должна производится подготовительная операция: остановка дизель-генератора, включение разобщительной муфты и запуск дизель-генератора без нагрузки с раскруткой маховика 5. И только после полной раскрутки ротора генератора 4 (а это тоже своего рода маховик) и дополнительного маховика 5, когда на вал генератора будет передан максимально возможный вращающийся момент, производят пуск двигателей - буровых насосов. При этом пусковой момент будет восприниматься дизелем, и преодолеваться с помощью маховых масс ротора генератора и маховика (их запасенной кинетической энергии). Все это будет неизбежно сопровождаться снижением частоты вращения вала генератора и маховика и, одновременно за счет увеличения подачи топлива, будет нарастать момент дизеля. Когда снижение частоты вращения генератора прекратится, и контроллер зафиксирует это по каналу “а”, то по каналу “б” контроллер выдаст команду на остстыковку маховика, чтобы не нагружать дизель дополнительным моментом сопротивления и сократить переходный период восстановления номинальной частоты вращения.The proposed power supply system operates as follows. So when drilling at relatively shallow depths, when the pressure of the clay mud leaving the mud pumps is quite average (20-25 MPa), the system operates in its nominal mode with the disconnect clutch 7 disconnected and the non-rotating flywheel 5. In the periods preceding the appearance of increased moments of resistance during drilling (usually this is due to the launch of the pumps under load), and if necessary, a further increase in the pressure of the solution and the power consumed by the pumps should preparatory operation: stopping the diesel generator, turning on the uncoupling clutch and starting the diesel generator without load with unwinding of the flywheel 5. And only after the complete rotation of the rotor of the generator 4 (and this is also a kind of flywheel) and an additional flywheel 5, when the generator’s shaft the maximum possible torque is transmitted, the engines are launched - mud pumps. In this case, the starting moment will be perceived by the diesel engine and overcome with the help of the flywheel masses of the generator rotor and the flywheel (their stored kinetic energy). All this will inevitably be accompanied by a decrease in the rotational speed of the shaft of the generator and the flywheel and, at the same time due to an increase in the fuel supply, the diesel torque will increase. When the decrease in the generator rotation speed stops, and the controller fixes it on channel “a”, then on channel “b” the controller will issue a command to undock the flywheel so as not to load the diesel engine with an additional torque and reduce the transition period of restoration of the nominal speed.
По мнению заявителя, предложенный объект обладает всеми критериями изобретения. “Промышленная его применимость” или, по-другому, возможность его осуществления, не должна вызывать сомнений из рассмотрения чертежа и описания функционирования данного способа, а целесообразность его использования определяется потребностью газонефтянников в эффективных системах автономного питания бурового оборудования.According to the applicant, the proposed object has all the criteria of the invention. “Industrial applicability” or, in other words, the possibility of its implementation, should not be in doubt from consideration of the drawing and description of the functioning of this method, and the appropriateness of its use is determined by the need for gas and oil companies in effective autonomous power supply systems for drilling equipment.
Критерий “изобретательский уровень” подтверждается предложенной совокупностью признаков-операций и последовательностью их проведения: а именно, включением в работу дополнительного маховика и накоплением вращающейся системой дополнительной энергии, затем отдачи ее потребителю, с последующей отстыковкой вращающегося маховика и восстановлением номинальных оборотов генератора. Заметим, что представленная система могла бы работать и при постоянно состыкованным с дизель-генераторным агрегатом дополнительным маховиком. Кроме того, при постоянно состыкованном маховике выход генератора на номинальные обороты, при сбросе нагрузки, был бы более длительным и менее неэкономичным.The criterion of “inventive step” is confirmed by the proposed set of features-operations and the sequence of their implementation: namely, the inclusion of an additional flywheel and the accumulation of additional energy by the rotating system, then returning it to the consumer, followed by undocking the rotating flywheel and restoring the generator’s nominal speed. Note that the presented system could work with an additional flywheel constantly docked with the diesel generator set. In addition, if the flywheel is constantly docked, the generator output at nominal speed, with load shedding, would be longer and less uneconomical.
Поскольку указанные достижения не известны нам из патентной и технической литературы, это позволяет полагать о наличии в данном предложении критерия “новизны”.Since these achievements are not known to us from the patent and technical literature, this suggests that there is a criterion of “novelty” in this proposal.
Использованные источники литературыUsed sources of literature
1. Меньшов Б.Г. и др. Электротехнические устройства буровых установок. Изд. “Высшая школа”. 1986 г.1. Menshov B.G. and other electrical devices of drilling rigs. Ed. "Graduate School". 1986 year
2. Руководство по эксплуатации с альбомом рисунков. Система гарантированного электропитания автоматизированная АСГП-630М. П.О. “Звезда”. Ленинград, 1984 г.2. Instruction manual with picture album. The guaranteed power supply system automated ASGP-630M. BY. "Star". Leningrad, 1984
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003118170/06A RU2253741C2 (en) | 2003-06-16 | 2003-06-16 | Method of operation of self-contained power station |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003118170/06A RU2253741C2 (en) | 2003-06-16 | 2003-06-16 | Method of operation of self-contained power station |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003118170A RU2003118170A (en) | 2004-12-10 |
RU2253741C2 true RU2253741C2 (en) | 2005-06-10 |
Family
ID=35834787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003118170/06A RU2253741C2 (en) | 2003-06-16 | 2003-06-16 | Method of operation of self-contained power station |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2253741C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010107333A1 (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | Lazarev Leonid Mihajlovich | Magnetomechanical power amplifier for the torque shaft of a generator |
CN105351091A (en) * | 2015-11-12 | 2016-02-24 | 瑞昌哥尔德发电设备(无锡)制造有限公司 | Diesel generator set with good heat dissipation |
CN116971871A (en) * | 2023-09-22 | 2023-10-31 | 江苏凯普特动力机械股份有限公司 | Environment-friendly diesel generating set |
-
2003
- 2003-06-16 RU RU2003118170/06A patent/RU2253741C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010107333A1 (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | Lazarev Leonid Mihajlovich | Magnetomechanical power amplifier for the torque shaft of a generator |
CN105351091A (en) * | 2015-11-12 | 2016-02-24 | 瑞昌哥尔德发电设备(无锡)制造有限公司 | Diesel generator set with good heat dissipation |
CN116971871A (en) * | 2023-09-22 | 2023-10-31 | 江苏凯普特动力机械股份有限公司 | Environment-friendly diesel generating set |
CN116971871B (en) * | 2023-09-22 | 2023-12-26 | 江苏凯普特动力机械股份有限公司 | Environment-friendly diesel generating set |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190178045A1 (en) | Electrically powererd setting tool and perforating gun | |
US11322942B2 (en) | Electrical power generation and distribution system with power recovery and regeneration | |
NO333426B1 (en) | Drill string, system and method for drilling a borehole | |
US20020167234A1 (en) | Standby power system | |
NO20014329D0 (en) | A pipe | |
NO20130388A1 (en) | Two speed direct operated hoist | |
CN205063816U (en) | Power drill | |
NO20140600A1 (en) | Power generation on the seabed | |
CN103523689A (en) | Efficient, intelligent and safe petroleum drilling winch system and control method thereof | |
CN214741267U (en) | Fracturing device and fracturing system | |
RU2253741C2 (en) | Method of operation of self-contained power station | |
KR101521781B1 (en) | Electronic power saving device for oilwell diggers: Pump Jack | |
US8283879B2 (en) | Braking controller of a three-phase permanent magnetic brushless DC motor for directly driving a screw pump | |
US20150300129A1 (en) | Downhole power system | |
CN201007183Y (en) | Novel oil-well rig compound gearing device | |
CN102990121A (en) | Hand-held electric drill | |
CN204458030U (en) | A kind of rig power transmission arrangement system | |
CN201598974U (en) | Twin-engine power device of large rotary drilling rig | |
SE0601366L (en) | Connecting device and implements | |
CN203027679U (en) | Hydraulic pit digging deivce for tree planting | |
CN205578247U (en) | Mud pump control system device | |
CN106089021A (en) | A kind of basket type top drive drilling unit head | |
CN203756327U (en) | Geological exploration main force booster | |
RU2368752C1 (en) | Counter-rotating turboprop engine | |
CN102434092B (en) | Down-the-hole oil pressure rotating device with oil distribution structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080617 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20101010 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110329 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120617 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130810 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140617 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170707 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190617 |