一种电驱压裂设备的供电半挂车的制作方法

本发明涉及油气田开采技术领域，具体涉及一种电驱压裂设备的供电半挂车。

背景技术：

在全球的油气田压裂作业现场，传统压裂设备所采用的是动力传动系统的配置方式，即柴油发动机连接变速箱经传动轴驱动压裂柱塞泵工作，该配置模式存在以下缺点：(1)、体积大重量大：柴油机驱动变速箱经传动轴驱动压裂柱塞泵，体积大，重量大，运输受限，功率密度小。(2)、不环保：柴油发动机驱动的压裂设备在井场运行过程中，会产生发动机废气污染和噪音污染，噪音超过105dba，严重影响周围居民的正常生活。(3)、不经济：柴油发动机驱动的压裂设备，设备初期的采购成本比较高，设备运行时单位功率燃料消耗费用高，发动机和变速箱的日常维护保养费用也很高。鉴于全球的油气开发设备正朝着“低能耗、低噪音、低排放”的方向发展，所以，传统以柴油发动机为动力源的压裂设备的上述缺点从一定程度上阻碍了非常规油气能源的开发进程。

电驱设备取代常规柴油机驱动是一种好的方案，但是常规的发电机供电方案，采用高电压发电机，即需要采用整流变压器给整流单元供电，而整流变压器体积庞大，价格昂贵，接线复杂。由于整流变压器自身的以上特点，在某种程度上，导致了电驱设备中供电部分，体积大，即占地面积大，造价高，接线复杂，大大限制了电驱设备的广泛应用。

为此亟待一种体积小，造价不高，接线简单的电驱压裂设备的供电半挂车。

技术实现要素：

本发明的目的克服现有技术的不足，提供一种电驱压裂设备的供电半挂车，采用燃气涡轮发动机、发电机和整流单元的组合方式，发电机直接发出整流单元所需的绕组形式和电压，节省了常规的整流变压器设备，整流单元与逆变单元之间通过共直流母线连接，使得共直流母线可以分别驱动多个逆变单元，减少了供电线路的接线。高压逆变单元设置在电驱半挂车的鹅颈上，优化了设备的空间布置。整个供电设备，结构更紧凑，占地面积小，接线简单。

本发明的目的是通过以下技术措施达到的：一种电驱压裂设备的供电半挂车，包括供电半挂车体，燃气涡轮发动机，发电机，整流单元和逆变单元，所述燃气涡轮发动机，发电机和整流单元集成在供电半挂车体上，燃气涡轮发动机为1台，发电机为1台，整流单元多组，发电机的一端与燃气涡轮发动机连接，发电机的另一端与整流单元连接，多组整流单元之间并排设置，逆变单元设在电驱半挂车体的鹅颈上，逆变单元为多组，整流单元与逆变单元之间通过共直流母线连接。

进一步地，所述发电机为双绕组发电机。

进一步地，所述发电机直接发出整流单元所需的绕组形式和电压。

进一步地，所述发电机的双绕组相位差为30°，绕组形式为y-y型或者d-d型。

进一步地，所述发电机功率在10mva以上，频率为50--60hz或者100--120hz。

进一步地，所述整流单元电压在4000vdc到6500vdc。

进一步地，每个所述逆变单元包括2个逆变器，所述逆变器为三电平逆变器。

进一步地，设在另一半挂车鹅颈上的所述逆变单元为高压逆变单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.采用燃气涡轮发动机、发电机和整流单元的组合方式，发电机直接发出整流单元所需的绕组形式和电压，节省了常规的整流变压器设备。

2.整流单元与逆变单元之间通过共直流母线连接，使得共直流母线可以分别驱动多个逆变单元，减少了供电线路的接线。

3.高压逆变单元设置在电驱半挂车的鹅颈上，优化了设备的空间布置。

4.整个供电设备，结构更紧凑，占地面积小，接线简单。

5.整个供电设备的输出功率大，为大功率的电驱压裂设备提供了有力保障。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是供电半挂车的结构示意图。

图2是电驱压裂设备的结构示意图。

其中，1.供电半挂车体，2.燃气涡轮发动机，3.发电机，4.整流单元，5.高压逆变单元。

具体实施方式

实施例，如图1至2所示，一种电驱压裂设备的供电半挂车，包括供电半挂车体1，燃气涡轮发动机2，发电机3，整流单元4和逆变单元，所述燃气涡轮发动机2，发电机3和整流单元4集成在供电半挂车体1上，燃气涡轮发动机2为1台，发电机3为1台，整流单元4多组，发电机3的一端与燃气涡轮发动机2连接，发电机3的另一端与整流单元4连接，多组整流单元4之间并排设置，逆变单元设在电驱半挂车体的鹅颈上，逆变单元为多组，整流单元4与逆变单元之间通过共直流母线连接。所述发电机3为双绕组发电机。所述发电机3直接发出整流单元4所需的绕组形式和电压。该供电半挂车为电驱压裂设备配套的供电半挂车，采用燃气涡轮发动机2、发电机3和整流单元4的组合方式，集成在一个供电半挂车体1上，发电机3直接发出整流单元4所需的绕组形式和电压，这种供电模式，直接省去了常规供电中的整流变压器设备，使得供电半挂车的体积更小。整流单元4与逆变单元之间通过共直流母线连接，使得共直流母线可以分别驱动多个逆变单元，从而减少了供电线路的接线，简化了线路的连接，接线更简单。

设在电驱半挂车体鹅颈上的所述逆变单元为高压逆变单元5。将高压逆变单元5设置在电驱半挂车体的鹅颈上，优化了设备的空间布置，使得整套电驱压裂设备结构更紧凑，占地面积小。

所述发电机3的双绕组相位差为30°，绕组形式为y-y型或者d-d型。发电机3发出的交流电压为1600vac到2300vac。

所述发电机3功率在10mva以上，频率为50--60hz或者100--120hz，以及所述整流单元4电压在4000vdc以上，进一步的所述整流单元电压在4000vdc到6500vdc。保证了该供电半挂车的输出功率大，从而能够驱动大功率的电驱压裂半挂车。

如图2所示，是该供电半挂车与大功率电驱压裂半挂车的连接示意图。通过共直流母线将供电半挂车体1上的整流单元4与电驱半挂车体鹅颈上的逆变单元相连，每个所述逆变单元为舱体式结构，内设2个逆变器，所述逆变器为三电平逆变器。每个逆变器都可独立驱动一台电动机工作，通过电动机驱动柱塞泵工作，为大功率电驱设备的供电提供了有力保障。润滑油散热器对柱塞泵的润滑油进行冷却，通过电气控制柜实现电驱压裂半挂车的本地操控。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种电驱压裂设备的供电半挂车，采用燃气涡轮发动机、发电机和整流单元的组合方式，发电机直接发出整流单元所需的绕组形式和电压，节省了常规的整流变压器设备，整流单元与逆变单元之间通过共直流母线连接，使得共直流母线可以分别驱动多个逆变单元，减少了供电线路的接线。高压逆变单元设置在电驱半挂车的鹅颈上，优化了设备的空间布置。整个供电设备，结构更紧凑，占地面积小，接线简单。

技术研发人员：崔树桢;张日奎;刘东
受保护的技术使用者：烟台杰瑞石油装备技术有限公司
技术研发日：2019.06.13
技术公布日：2019.08.13