[实用新型]一种大功率页岩油气开采用电控房

说明书

本实用新型涉及压裂机组设备配套设施，具体为一种压裂机组设备电驱动系统电控房。一种大功率页岩油气开采用电控房，包括高压进线柜、第一出线柜、第二出线柜、第一充电限流柜、第二充电限流柜、进线联络柜，第一多脉波移相变压器、第二多脉波移相变压器、第一变频器、第二变频器、MCC柜、第一水冷系统、第二水冷系统、输出柜；每个变频器包括有一台整流柜、两台逆变柜，变频器配有上位机；每台逆变柜内部集成安装的主控制盒含有一组功率模块的控制板，整流柜内部集成安装的PLC控制器含有检测、通讯、控制模块，PLC控制器与高压进线柜、第一出线柜、第二出线柜，变频器的上位机、整流柜、逆变柜、水冷系统建立通讯。

技术领域

本实用新型涉及压裂机组设备配套设施，具体为一种压裂机组设备电驱动系统电控房。

背景技术

页岩油气的开采已成为全球资源开发的一个热点,中国页岩油气的存储量约占全世界的1/5，具有良好的勘探开发前景。水平井组大规模分段压裂技术的应用促进了工厂化压裂技术的发展。压裂泵组作为页岩气开采中的核心装备，投资比重占到页岩气开发装备总额的 25% ～ 30%，它的质量、效率和运行成本将直接影响页岩气开采成本，决定了页岩气开采进程。

目前压裂装备主要以压裂车形式为主，压裂泵车传统的机械传动方式存在单机功率小、占地面积大、采用柴油机提供动力，噪声大和污染高等问题，无法实现自动化控制和精准控制。传统压裂车一般采用发动机通过液力变矩器或变速箱驱动压裂泵的传动形式，实现大功率大扭矩下的无级变速进而驱动柱塞泵动作。柴油发动机作为整机作业动力源,自动化控制系统通过压力温度传感器和PLC控制器对整机参数进行监控。液体通过泵吸入管汇进入大泵增压后排出。排出压力超过设定压力时,自动执行超压保护动作,即：①点亮控制面板上的故障指示灯；②发动机转速自动降到怠速状态；③变矩器自动摘到空挡。采用柴油机作为动力源的机械传动方式存在单机功率小、占地面积大、采用柴油机提供动力、噪声大和污染高等问题，且无法实现自动化控制和精准控制。

发明内容

本实用新型为解决柴油压裂泵车传统的机械传动方式存在单机功率小、占地面积大、采用柴油机提供动力、噪声大和污染高等问题，提供了一种大功率页岩油气开采设备电驱动系统电控房。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种大功率页岩油气开采用电控房，包括高压进线柜、第一出线柜、第二出线柜、第一充电限流柜、第二充电限流柜、进线联络柜，第一多脉波移相变压器、第二多脉波移相变压器、第一变频器、第二变频器、MCC柜、第一水冷系统、第二水冷系统、输出柜；每个变频器包括有一台整流柜、两台逆变柜，变频器配有上位机；每台逆变柜内部集成安装的主控制盒含有一组功率模块的控制板，整流柜内部集成安装的PLC控制器含有检测、通讯、控制模块，PLC控制器与高压进线柜、第一出线柜、第二出线柜，变频器的上位机、整流柜、逆变柜、水冷系统建立通讯；每个水冷系统均由水冷柜和热交换器外机组成，分别对应一个变频器并用于该变频器水冷基板散热；

网侧10kV电压送入高压进线柜内，由内部高压母排分出两路送入第一出线柜、第二出线柜，再分别进入第一充电限流柜、第二充电限流柜，然后两路10kV网侧电压经两台多脉波移相变压器分别转换为四组三相电压1800V与一组380V电源；1800V电源供给变频器的整流柜输入端，整流柜的输出直流母线电压与逆变柜输入端连接，逆变柜输出端为六相异步/永磁同步电机提供动力电源。

一路10kV网侧电压供给两套电驱动系统，并能够实现满功率运行工作；同时当负载功率减半时，通过进线联络柜扩展实现两套电控房串柜连接，实现一路10kV网侧电压供给四套电驱动设备正常供电。

进一步的，还包括辅助设备系统，所述辅助设备系统包括用于检测多脉波移相变压器绕组用的变压器温控仪、应急灯、温控电加热器、烟雾报警器；MCC柜提供各辅助单元所需380V/220V电源。该技术方案使得相比同等功率与空间尺寸的电控设备，井场占地面积更小，功率密度集成化更高。

进一步的，变压器温控仪与PLC控制器通过CAN-open建立通讯。