專利名稱：石油鉆機余熱發(fā)電系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于石油鉆機節(jié)能技術領域，涉及一種石油鉆機余熱發(fā)電系統。
背景技術：
對鉆機產品本身而言，通過提高機械效率、減輕部件重量、提高電控系統功率因數等手段，達到一定的節(jié)能效果，但節(jié)能空間有限。若從熱力學角度出發(fā)，深究燃料燃燒總熱值的具體分配情況，即可發(fā)現鉆機產品更大的節(jié)能空間其實蘊藏在余熱里。目前，還沒有利用鉆機余熱發(fā)電的裝置及節(jié)能利用方法，因此，開發(fā)適應油田惡劣環(huán)境的鉆機余熱發(fā)電系統，具有很好的經濟效益。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種石油鉆機余熱發(fā)電系統，解決了現有技術中鉆機余熱沒有得到有效利用，造成浪費的問題。本發(fā)明所采用的技術方案是，一種石油鉆機余熱發(fā)電系統，包括水罐，水罐的出水口與除氧器的輸入口連接，除氧器的輸出口與水泵的入水口連接，水泵的出水口再與熱泵冷水輸入口連接，熱泵的熱水輸出口與余熱鍋爐的進水口連接；熱泵的冷卻柴油機缸套的出水口經分路器與兩臺柴油機的缸套冷卻入水口連接，該兩個柴油機的缸套出水口經集積器與熱泵的熱水輸入口連接，兩個柴油機的煙氣管道經集積器二與余熱鍋爐的進氣口連接，余熱鍋爐的排氣口依次設置有靜電收塵器、軸流排氣扇；余熱鍋爐的蒸汽出口經分氣器分別連接螺桿膨脹機、螺桿膨脹機二的蒸汽入口，螺桿膨脹機、螺桿膨脹機二的蒸汽出口與凝汽器的輸入口連接，凝汽器的輸出口與凝水泵的輸入口連接，凝水泵的輸出口與水罐的進水口連接；螺桿膨脹機的輸出軸通過聯軸器與齒輪箱的輸入軸連接，齒輪箱的輸出軸通過聯軸器二與發(fā)電機的輸入軸連接；螺桿膨脹機二的輸出軸通過聯軸器三與齒輪箱二的輸入軸連接，齒輪箱二的輸出軸通過聯軸器四與發(fā)電機二的輸入軸連接。本發(fā)明的石油鉆機余熱發(fā)電系統，其特征還在于所述的發(fā)電機與變頻器的輸入端連接，發(fā)電機二與變頻器二的輸入端連接，變頻器、變頻器二的輸出端與鉆機電控系統的600V交流母線連接，變頻器、變頻器二還與主控制器通過現場總線通訊連接；主控制器與螺桿膨脹機控制器通過現場總線通訊連接，螺桿膨脹機控制器分別與蒸汽流量傳感器、分路器連接，螺桿膨脹機控制器另外還分別與螺桿膨脹機、螺桿膨脹機二的控制單元連接。本發(fā)明的有益效果是，提高了石油鉆機多余燃油效率，減少鉆井燃料消耗，減少碳排放量。
圖I為本發(fā)明余熱發(fā)電系統的結構示意圖；圖2為本發(fā)明余熱發(fā)電系統的電氣部分結構示意圖。圖中，I.柴油機，2.柴油機二，3.軸流排氣扇，4.靜電收塵器，5.余熱鍋爐，6.螺桿膨脹機，7.聯軸器，8.齒輪箱，9.聯軸器二，10.發(fā)電機，11.集積器，12.集積器二，13.分氣器，14.螺桿膨脹機二，15.聯軸器三，16.聯軸器四，17.發(fā)電機二，18.齒輪箱二，19.凝汽器，20.凝水泵，21.水罐，22.除氧器，23.給水泵，24.熱泵，25.分路器，26.變頻器，27.變頻器二，28.主控制器，29.螺桿膨脹機控制器，30.蒸汽流量傳感器。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。參照圖I、圖2，本發(fā)明的石油鉆機余熱發(fā)電系統結構是，由軸流排氣扇3、靜電收塵器4、余熱鍋爐5、螺桿膨脹機6、聯軸器7、齒輪箱8、聯軸器二 9、發(fā)電機10、集積器11、集積器二 12、分氣器13、螺桿膨脹機二 14、聯軸器三15、聯軸器四16、發(fā)電機二 17、齒輪箱二18、凝汽器19、凝水泵20、水罐21、除氧器22、給水泵23、熱泵24、分路器25、變頻器26、變頻器二 27、主控制器28、螺桿膨脹機控制器29、蒸汽流量傳感器30構成。參照圖1，本發(fā)明的石油鉆機余熱發(fā)電系統結構是，包括水罐21，水罐21的出水口與除氧器22的輸入口連接，除氧器22的輸出口與水泵23的入水口連接，水泵23的出水口再與熱泵24冷水輸入口連接，熱泵24的熱水輸出口與余熱鍋爐5的進水口連接；熱泵24冷卻柴油機缸套的出水口經分路器25同時與工作的兩臺柴油機(柴油機
I、柴油機二 2)的缸套冷卻入水口連接，該兩臺柴油機的缸套出水口同時經集積器11與熱泵24的熱水輸入口連接；該兩臺柴油機的煙氣管道同時經集積器二 12與余熱鍋爐5的進氣口連接，余熱鍋爐5的排氣口依次設置有靜電收塵器4、軸流排氣扇3 ；余熱鍋爐5的蒸汽出口經分氣器13連接兩臺螺桿膨脹機(螺桿膨脹機6、螺桿膨脹機二 14)的蒸汽入口，螺桿膨脹機6、螺桿膨脹機二 14的蒸汽出口合流后與凝汽器19的輸入口連接，凝汽器19的輸出口與凝水泵20的輸入口連接，凝水泵20的輸出口與水罐21的進水口連接；螺桿膨脹機6的輸出軸通過聯軸器7與齒輪箱8的輸入軸連接,齒輪箱8的輸出軸通過聯軸器二 9與發(fā)電機10的輸入軸連接；螺桿膨脹機二 14的輸出軸通過聯軸器三15與齒輪箱二 18的輸入軸連接，齒輪箱二 18的輸出軸通過聯軸器四16與發(fā)電機二 17的輸入軸連接。本發(fā)明實施例結構設置上述的兩套柴油機及兩套發(fā)電機組，是為了適應石油鉆機工況，增大余熱利用范圍，充分回收石油鉆機的柴油機余熱。在需要時，也可以設置為一套柴油機及一套發(fā)電機組，以節(jié)省成本。參照圖2，本發(fā)明余熱發(fā)電系統的電氣部分結構是，發(fā)電機10與變頻器26的輸入端連接，變頻器26的輸出端與鉆機電控系統的600V交流母線連接，變頻器26還與主控制器28通過現場總線通訊連接；發(fā)電機二 17與變頻器二 27的輸入端連接，變頻器二 27的輸出端與鉆機電控系統的600V交流母線連接，變頻器二 27還與主控制器28通過現場總線通訊連接；
主控制器28與螺桿膨脹機控制器29通過現場總線通訊連接，螺桿膨脹機控制器29分別與蒸汽流量傳感器30、分路器25連接，螺桿膨脹機控制器29另外還分別與螺桿膨脹機6、螺桿膨脹機二 14的控制單元連接。本發(fā)明余熱發(fā)電系統的工作原理是第一、余熱轉化為蒸汽能過程當鉆機工作時，熱泵24吸收柴油機I、柴油機二 2缸套水中的熱量，預熱余熱鍋爐5的進水，同時余熱鍋爐5吸收柴油機I、柴油機二 2煙氣余熱，將預熱水蒸發(fā)成蒸汽，供螺桿膨脹發(fā)電機組發(fā)電。第二、蒸汽能轉化為電能過程根據蒸汽流量傳感器30檢測到的蒸汽流量大小，螺桿膨脹機控制器29根據實際情況控制分氣器13開啟一臺或兩臺汽輪機工作，螺桿膨脹機經齒輪箱驅動相應的發(fā)電機發(fā)電，所發(fā)的交流電經變頻器并入鉆機電控系統的交流母線上。第三、能量轉換介質循環(huán)過程蒸汽驅動螺桿膨脹機之后，經凝汽器19冷卻成液態(tài)水，液態(tài)水經凝水泵20返回注水罐21，然后經除氧泵22、給水泵23，再次進入余熱利用系統。兩臺柴油機的缸套冷卻水經熱泵21吸熱之后，缸套冷卻水再次回到兩臺柴油機內進行冷卻。兩臺柴油機的煙氣經余熱鍋爐5后，溫度降至150°C左右，經靜電收塵器4吸塵之后，最后由軸流排風扇3排入大氣中。本發(fā)明的石油鉆機余熱發(fā)電系統，由熱泵吸收柴油機缸套水中的熱量，預熱余熱鍋爐的進水，同時余熱鍋爐吸收柴油機的煙氣余熱，將預熱熱水蒸發(fā)成蒸汽，蒸汽驅動螺桿膨脹機工作，螺桿膨脹機經齒輪箱驅動發(fā)電機發(fā)電，所發(fā)的交流電由變頻器變頻后并入鉆機電控系統的交流母線上，實現了余熱的再利用，能夠顯著提高柴油燃油效率，減少鉆井燃料消耗，降低碳排放量。權利要求
1.一種石油鉆機余熱發(fā)電系統，其特征在于包括水罐(21)，水罐(21)的出水口與除氧器(22)的輸入口連接，除氧器(22)的輸出口與水泵(23)的入水口連接，水泵(23)的出水口再與熱泵(24)冷水輸入口連接，熱泵(24)的熱水輸出口與余熱鍋爐(5)的進水口連接；熱泵(24)的冷卻柴油機缸套的出水口經分路器(25)與兩臺柴油機的缸套冷卻入水口連接，該兩個柴油機的缸套出水口經集積器(11)與熱泵(24)的熱水輸入口連接，兩個柴油機的煙氣管道經集積器二(12)與余熱鍋爐(5)的進氣口連接， 余熱鍋爐(5)的排氣口依次設置有靜電收塵器(4)、軸流排氣扇(3)； 余熱鍋爐(5)的蒸汽出口經分氣器(13)分別連接螺桿膨脹機(6)、螺桿膨脹機二(14)的蒸汽入口，螺桿膨脹機(6 )、螺桿膨脹機二( 14)的蒸汽出口與凝汽器(19 )的輸入口連接，凝汽器(19 )的輸出口與凝水泵(20 )的輸入口連接，凝水泵(20 )的輸出口與水罐(21)的進水口連接； 螺桿膨脹機(6)的輸出軸通過聯軸器(7)與齒輪箱(8)的輸入軸連接,齒輪箱(8)的輸出軸通過聯軸器二(9)與發(fā)電機(10)的輸入軸連接； 螺桿膨脹機二(14)的輸出軸通過聯軸器三(15)與齒輪箱二(18)的輸入軸連接，齒輪箱二(18)的輸出軸通過聯軸器四(16)與發(fā)電機二(17)的輸入軸連接。
2.根據權利要求I所述的石油鉆機余熱發(fā)電系統，其特征在于所述的發(fā)電機(10)與變頻器(26)的輸入端連接，變頻器(26)的輸出端與鉆機電控系統的600V交流母線連接；發(fā)電機二(17)與變頻器二(27)的輸入端連接，變頻器二(27)的輸出端與鉆機電控系統的600V交流母線連接，變頻器(26)、變頻器二(27)還與主控制器(28)通過現場總線通訊連接；主控制器(28)與螺桿膨脹機控制器(29)通過現場總線通訊連接，螺桿膨脹機控制器(29)分別與蒸汽流量傳感器(30)、分路器(25)連接，螺桿膨脹機控制器(29)另外還分別與螺桿膨脹機(6 )、螺桿膨脹機二( 14 )的控制單元連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種石油鉆機余熱發(fā)電系統，包括水罐與除氧器、水泵依次連接，水泵與熱泵、余熱鍋爐依次連接；熱泵冷卻出水口經分路器與柴油機的缸套冷卻入水口連接，柴油機的缸套出水口經集積器與熱泵熱水輸入口連接；柴油機的煙氣管道經另一集積器與余熱鍋爐進氣口連接，余熱鍋爐排氣口依次設置有靜電收塵器、軸流排氣扇；余熱鍋爐蒸汽出口經分氣器連接螺桿膨脹機蒸汽入口，螺桿膨脹機蒸汽出口與凝汽器、凝水泵、水罐依次連接；螺桿膨脹機輸出軸與發(fā)電機輸入軸連接。本發(fā)明的裝置，提高了石油鉆機多余燃油效率。
文檔編號F02G5/04GK102720600SQ20121021832
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權日2012年6月28日
發(fā)明者宋志剛, 武衛(wèi)衛(wèi), 段武, 邢大偉, 郭軍光, 郭冬 申請人:寶雞石油機械有限責任公司