專利名稱：氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及一種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在鉆井動(dòng)力應(yīng)用中，兩臺或三臺發(fā)動(dòng)機(jī)通過機(jī)械連接并車，連接設(shè)備間機(jī)械轉(zhuǎn) 速變比不同會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)做功不同，但柴油機(jī)通過執(zhí)行器位置反饋等方式可以實(shí)現(xiàn)調(diào)差 功能，同時(shí)由于柴油機(jī)適應(yīng)性較強(qiáng)，雖然也存在負(fù)荷分配不均的情況，但基本在柴油機(jī) 能夠適應(yīng)的范圍內(nèi)?，F(xiàn)在世界上氣體發(fā)動(dòng)機(jī)用于石油鉆井動(dòng)力還是空白。如果采取與柴油機(jī)相同的 并車方式，由于氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速及空燃比控制方式的不同，會(huì)導(dǎo)致各臺發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷波 動(dòng)大以及負(fù)荷分配嚴(yán)重不均，甚至發(fā)生一臺承擔(dān)全部負(fù)荷，造成其超負(fù)荷運(yùn)行，影響發(fā) 動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性和壽命。在鉆井應(yīng)用中，沒有相關(guān)設(shè)備可以測出發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出功率， 同時(shí)由于氣體發(fā)動(dòng)機(jī)本身的負(fù)荷特性問題，導(dǎo)致沒有氣體發(fā)動(dòng)機(jī)用于鉆井動(dòng)力。另外柴油機(jī)或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)可通過油泵齒條或執(zhí)行器位置反饋來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào) 差，而氣體發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行器位置與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷不成線性對應(yīng)關(guān)系，因此導(dǎo)致并車用氣體發(fā) 動(dòng)機(jī)無法實(shí)現(xiàn)調(diào)差，這也是鉆井氣體發(fā)動(dòng)機(jī)無法并車的原因之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種能實(shí)現(xiàn)鉆井氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車和負(fù)荷分配的氣體發(fā) 動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)及方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)包括自動(dòng)并車控制模塊、 多套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)；其中，每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括1臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)；每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系 統(tǒng)計(jì)算各自氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，并將計(jì)算得到的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)功率發(fā)送至所述自動(dòng)并車控 制模塊；所述自動(dòng)并車控制模塊接收所述計(jì)算得到的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)功率，計(jì)算所有氣體發(fā)動(dòng)機(jī) 的總運(yùn)行功率，根據(jù)所述總運(yùn)行功率計(jì)算每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的平均運(yùn)行功率，并根據(jù)所述平均 運(yùn)行功率向每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出調(diào)整信號，調(diào)整每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車方法包括計(jì)算所有氣體發(fā)動(dòng) 機(jī)的總運(yùn)行功率；根據(jù)所述總運(yùn)行功率計(jì)算每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的平均運(yùn)行功率，并根據(jù)所 述平均運(yùn)行功率向每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出調(diào)整信號，調(diào)整每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。根據(jù)本發(fā)明提供的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)及方法，能實(shí)現(xiàn)多臺天然氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī) 直接驅(qū)動(dòng)鉆井機(jī)械時(shí)的并車和負(fù)荷分配。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車方法的流程示意圖3是圖2所示流程中計(jì)算所有氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的總運(yùn)行功率的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)包括自動(dòng)并車控制模 塊、多套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)(可以是2-4套)及顯示模塊。其中，每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括1臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。自動(dòng)并車控制模塊通過CAN 總線與每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)連接。每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算各自氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功 率，并將計(jì)算得到的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)功率發(fā)送至自動(dòng)并車控制模塊。自動(dòng)并車控制模塊接收 計(jì)算得到的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)功率，計(jì)算所有氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的總運(yùn)行功率，根據(jù)總運(yùn)行功率計(jì)算 每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的平均運(yùn)行功率，并根據(jù)該平均運(yùn)行功率向每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出調(diào) 整信號(調(diào)整信號的電壓值為0 5V)，調(diào)整每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。顯示模塊與 自動(dòng)并車控制模塊連接，顯示每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的功率值、轉(zhuǎn)速。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括控制器、燃?xì)饪刂崎y、執(zhí)行器及數(shù)字電位器。控 制器根據(jù)采集的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后混合氣壓力、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及燃?xì)鈮毫Φ刃盘?，?jì) 算氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。燃?xì)饪刂崎y在控制器的控制下，控制燃?xì)獾牧髁?，以控制?同工況下的空燃比。執(zhí)行器，在控制器的控制下，控制進(jìn)入氣體發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣及燃 氣的混合氣，以達(dá)到控制氣體發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的目的。數(shù)字電位器通過接收手動(dòng)設(shè)定 的升降速信號，輸出一穩(wěn)定的電壓信號給控制器，作為氣體發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車方法可包括
步驟S1、計(jì)算所有氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的總運(yùn)行功率。該步驟將結(jié)合圖3所示的流程進(jìn)行詳 細(xì)說明。步驟S2、根據(jù)總運(yùn)行功率計(jì)算每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的平均運(yùn)行功率，并根據(jù)該平均 運(yùn)行功率向每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出調(diào)整信號(調(diào)整信號的電壓值為0 5V)，調(diào)整每臺氣 體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，從而使氣體發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷分配均勻。如圖3所示，步驟S1計(jì)算所有氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的總運(yùn)行功率又可包括
步驟S11、根據(jù)采集的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后混合氣壓力、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及燃?xì)鈮毫π?號計(jì)算每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。步驟S12、對每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率做求和運(yùn)算，從而得到所有氣體發(fā)動(dòng)機(jī) 的總運(yùn)行功率。該氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車方法可由圖1所示的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例提供的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)及方法能解決氣體發(fā)動(dòng)機(jī)在無實(shí)際功率信 號輸入情況下，通過將氣體發(fā)動(dòng)機(jī)其它可測參數(shù)(如氣體發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后混合氣壓力、氣 體發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及燃?xì)鈮毫Φ刃盘?轉(zhuǎn)化功率信號實(shí)現(xiàn)并車運(yùn)行及負(fù)荷分配。本實(shí)施例提 供的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)及方法能實(shí)現(xiàn)多臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)之間的自動(dòng)負(fù)荷分配，滿足鉆井 工況要求，提高鉆井動(dòng)力的可靠性和穩(wěn)定性，適用于多臺鉆井動(dòng)力用氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的并車 應(yīng)用工況，解決機(jī)械并車帶來的負(fù)荷分配不均問題，減少因負(fù)荷不均造成的氣體發(fā)動(dòng)機(jī) 故障，節(jié)省了成本，又實(shí)現(xiàn)了降低排放的目的。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例 的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組 合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)，其特征在于，包括自動(dòng)并車控制模塊、多套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)；其中，每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括1臺氣 體發(fā)動(dòng)機(jī)；每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算各自氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，并將計(jì)算得到的氣體發(fā)動(dòng)機(jī) 功率發(fā)送至所述自動(dòng)并車控制模塊；所述自動(dòng)并車控制模塊接收所述計(jì)算得到的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)功率，計(jì)算所有氣體發(fā)動(dòng)機(jī) 的總運(yùn)行功率，根據(jù)所述總運(yùn)行功率計(jì)算每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的平均運(yùn)行功率，并根據(jù)所述 平均運(yùn)行功率向每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出調(diào)整信號，調(diào)整每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括控制器，根據(jù)采集的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后混合氣壓力、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及燃?xì)鈮毫π?號，計(jì)算氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率；燃?xì)饪刂崎y，在所述控制器的控制下，控制燃?xì)獾牧髁浚钥刂撇煌r下的空燃比；執(zhí)行器，在所述控制器的控制下，控制進(jìn)入氣體發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣及燃?xì)獾幕旌?氣，以達(dá)到控制氣體發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)還包括 數(shù)字電位器，通過接收手動(dòng)設(shè)定的升降速信號，輸出一穩(wěn)定的電壓信號給所述控制器，作為氣體發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 顯示模塊，與所述自動(dòng)并車控制模塊連接，顯示每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的功率值、轉(zhuǎn)速。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)套數(shù)為2 4套。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述調(diào)整信號的電壓值為0 5V。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述自動(dòng)并車控制模塊通過CAN總線與每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)連接。
8.—種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車方法，其特征在于，包括 計(jì)算所有氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的總運(yùn)行功率；根據(jù)所述總運(yùn)行功率計(jì)算每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的平均運(yùn)行功率，并根據(jù)所述平均運(yùn)行功 率向每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出調(diào)整信號，調(diào)整每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所有氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的總運(yùn)行功率 的步驟具體包括根據(jù)采集的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后混合氣壓力、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及燃?xì)鈮毫π盘栍?jì)算每 臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率；對每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率做求和運(yùn)算，從而得到所有氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的總運(yùn)行功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于 所述調(diào)整信號的電壓值為0 5V。
全文摘要
公開了一種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)包括自動(dòng)并車控制模塊、多套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)；其中，每套發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括1臺發(fā)動(dòng)機(jī)。還公開一種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車方法包括計(jì)算所有氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的總運(yùn)行功率；根據(jù)所述總運(yùn)行功率計(jì)算每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的平均運(yùn)行功率，并根據(jù)該平均運(yùn)行功率向每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出調(diào)整信號，調(diào)整每臺氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。根據(jù)本發(fā)明提供的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)并車系統(tǒng)及方法，能實(shí)現(xiàn)多臺天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)鉆井機(jī)械時(shí)的并車和負(fù)荷分配。
文檔編號F02D19/02GK102022198SQ201010591850
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者劉 東, 孫樂美, 孫潔, 張 浩, 李全武, 李樹生, 李治朋, 王令金, 鄭圣彬 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)濟(jì)柴動(dòng)力總廠