压裂车动力装置起动发电系统和压裂车压裂机组的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压裂车领域，特别地，涉及一种压裂车动力装置起动发电系统。此外，本发明还涉及一种包括上述压裂车动力装置起动发电系统的压裂车压裂机组。
【背景技术】
[0002]页岩气大规模开采需要大功率的压裂车，压裂车一般包括底盘车、发动机、传动箱、联轴器、压裂栗等主要设备。目前大功率压裂车的发动机、传动箱均采用进口设备。
[0003]燃气轮机压裂机组采用燃气轮机拖动柱塞栗，用来向油气井内注入高压、大排量的压裂液，通过向地层注压将地层压开，以提高油气层渗透率和油、气井采收率。
[0004]如图1所示，目前压裂机组采用I个25kW，24V外置的柴油发电机100来起动机组，并给相关用电设备提供电源。由于压裂车常年在野外作业，没有外电源;并且是车载设备，空间尺寸和重量受限，且压裂机组运行环境条件恶劣，因此压裂机组的起动、发电和配电困难，是一个亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种压裂车动力装置起动发电系统和压裂车压裂机组，以解决压裂机组的起动、发电和配电困难的技术问题。
[0006]本发明采用的技术方案如下:
[0007]根据本发明的一方面，本发明提供一种压裂车动力装置起动发电系统，包括:
[0008]起发电机，与燃气轮机相连，设置在燃气轮机的安装板上，用于带动燃气轮机转动；
[0009]控制器，与起发电机电连接，用于在起发电机起动时，输出起动电压，驱动起发电机带动燃气轮机转动;在识别到起发电机的转速达到设定的数值时，断开起动电压，并控制起发电机输出发电电压。
[0010]进一步地，起发电机包括定子和转子，定子为电枢绕组，转子为永磁铁，控制器包括可控功率变换器和控制回路，其中，
[0011 ]可控功率变换器与起发电机相连，用于在起发电机起动时，给电枢绕组依次馈电，使电枢绕组上产生跳跃式的旋转磁场，从而驱动永磁铁旋转以带动燃气轮机转动；
[0012]控制回路与起发电机相连，用于在识别到起发电机的转速达到设定的数值时，自动切换到控制回路，并断开起动电压，控制起发电机输出发电电压。
[0013]进一步地，压裂车动力装置起动发电系统还包括蓄电池，控制器还包括充电控制单元，
[0014]充电控制单元，用于在起发电机起动时，将蓄电池作为起动和控制电源，控制蓄电池输出起动电压;在起发电机的转速达到设定的数值时，断开起动电压，控制起发电机输出发电电压给蓄电池充电。
[0015]进一步地，控制器还包括直流负载供电单元，
[0016]直流负载输出单元，用于在起发电机的转速达到设定的数值时，断开起动电压，控制起发电机输出发电电压给直流负载。
[0017]进一步地，起发电机还包括位置传感器，
[0018]位置传感器，与转子相连，用于识别转子的位置变动，并通过换算转子的位置变动以获取起发电机的转速。
[0019]进一步地，起发电机为永磁同步起发电机。
[0020]进一步地，可控功率变换器由多个IGBT组合而成。
[0021]根据本发明的另一方面，还提供了一种压裂车压裂机组，包括上述的压裂车动力装置起动发电系统。
[0022]进一步地，压裂车压裂机组还包括燃气轮机、联轴器、传动箱、压裂栗，燃气轮机、联轴器、传动箱和压裂栗依次按序连接且布置在同一轴线上。
[0023]进一步地，燃气轮机包括压气机，压气机包括安装板、驱动轴、塔轴、传动齿轮和压气机转子，驱动轴、塔轴、传动齿轮和压气机转子按序连接，安装板用于安装起发电机，起发电机通过驱动轴、塔轴、传动齿轮的传动，带动压气机转子旋转。
[0024]本发明具有以下有益效果:
[0025]本发明提供的压裂车动力装置起动发电系统和压裂车压裂机组，采用起动发电一体化设计，体积小巧、重量轻;故障率低、可靠性高;且控制简单。
[0026]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0027]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0028]图1是现在技术中的装裂车采用柴油发电机作为供电电源的结构示意图；
[0029]图2是本发明压裂车动力装置起动发电系统优选实施例的结构示意图；
[0030]图3是本发明压裂车动力装置起动发电系统优选实施例的原理示意图；
[0031 ]图4是本发明压裂车压裂机组优选实施例的原理示意图；
[0032]图5是图1中起发电机在燃气轮机上优选实施例的安装示意图；以及
[0033]图6是图1中燃气轮机优选实施例的剖面示意图。
[0034]附图标注说明:
[0035]10、起发电机;11、位置传感器;20、控制器;21、可控功率变换器;22、控制回路;30、蓄电池;40、燃气轮机;41、安装板;42、驱动轴;43、塔轴;44、传动齿轮;45、压气机转子;50、联轴器;60、传动箱;70、压裂栗;80、电气箱。
【具体实施方式】
[0036]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0037]参照图2和图5，本发明的优选实施例提供了一种压裂车动力装置起动发电系统，包括起发电机10和控制器20，起发电机10，与燃气轮机40相连，设置在燃气轮机40的安装板41上，用于带动燃气轮机40转动;控制器20，与起发电机10电连接，用于在起发电机10起动时，输出起动电压，驱动起发电机10带动燃气轮机40转动;在识别到起发电机10的转速达到设定的数值时，断开起动电压，并控制起发电机10输出发电电压。在本实施例中，整个压裂车动力装置起动发电系统体积小巧，重量轻，约50kg。
[0038]本实施例提出的压裂车动力装置起动发电系统，采用起动发电一体化设计，体积小巧、重量轻;故障率低、可靠性高;且控制简单。
[0039]优选地，如图2所示，本实施例提出的压裂车动力装置起动发电系统，起发电机10包括定子和转子，定子为电枢绕组，转子为永磁铁，控制器20包括可控功率变换器21和控制回路22，其中，可控功率变换器21与起发电机10相连，用于在起发电机10起动时，给电枢绕组依次馈电，使电枢绕组上产生跳跃式的旋转磁场，从而驱动永磁铁旋转以带动燃气轮机40转动;控制回路22与起发电机10相连，用于在识别到起发电机10的转速达到设定的数值时，自动切换到控制回路22，并断开起动电压，控制起发电机10输出发电电压。在本实施例中，可控功率变换器21由多个IGBT组合而成。
[0040]本实施例提出的压裂车动力装置起动发电系统，通过可控功率变换器和控制回路的自动切换，控制起发电机带动燃气轮机起动以及起发电机输出发电电压以实现起动发电一体化设计，以达到体积小巧、重量轻;故障率低、可靠性高;且控制简单的技术效果。
[0041]优选地，如图3所示，本实施例提供的压裂车动力装置起动发电系统还包括蓄电池30，控制器20还包括充电控制单元，充电控制单元，用于在起发电机10起动时，将蓄电池30作为起动和控制电源，控制蓄电池30输出起动电压;在起发电机1的转速达到设定的数值时，断开起动电压，控制起发电机10输出发电电压给蓄电池30充电。
[0042]本实施例提出的压裂车动力装置起动发电系统，通过充电控制单元在起发电机起动时，将蓄电池作为起动和控制电源；在起发电机的转速达到设定的数值时，断开起动电压，控制起发电机输出发电电压给蓄电池充电，从而不需利用体积庞大的柴油发电机来启动压裂机组。本实施例提出的压裂车动力装置起动发电系统，体积小巧、重量轻;故障率低、可靠性高;且控制简单。
[0043]进一步地，本实施例提供的压裂车动力装置起动发电系统，控制器20还包括直流负载供电单元，直流负载输出单元，用于在起发电机1的转速达到设定的数值时，断开起动电压，控