本实用新型涉及压裂泵驱动设备的技术领域，尤其是涉及一种电驱压裂驱动系统及电驱压裂装置。
背景技术：
随着我国页岩气开采的发展，压裂施工作业开始向深层(井深5000米以上)区域拓展，施工压力和施工总液量不断增大，高压力、大排量的压裂施工作业会越来越频繁，单井压裂作业时间也会越来越长。传动车载式压裂装备存在单机功率提升困难、购置成本高、燃料和易损件的消耗高、噪音和环境污染大等的问题，目前压裂装备已开始向电驱化、智能化方向发展。
目前的电驱压裂装备采取的驱动方式是利用工业网电、燃气发电站发电，通过变配电系统将电力引入变频系统，经整流、逆变后输入变频电机，从而驱动机械式压裂泵进行工作。由于现有电驱压裂装备中的变频系统较为复杂，目前变频系统的成本占设备总成本的40％以上，不利于控制电驱压裂装备的成本。
技术实现要素：
本实用新型的第一目的在于提供一种电驱压裂驱动系统，以缓解了电驱压裂设备成本高的技术问题。
本实用新型的第二目的在于提供一种电驱压裂装置，以缓解了电驱压裂设备成本高的技术问题。
本实用新型提供的电驱压裂驱动系统，包括：电动机、压裂泵、至少一个液压泵和至少一个液压马达；
所述电动机与高压电连接，以使所述高压电为所述电动机供电，所述电动机与所述液压泵连接，用于驱动所述液压泵；所述液压泵的出油口与所述液压马达的进油口连接，用于驱动液压马达；所述液压马达与压裂泵传动连接，以驱动压裂泵。
进一步地，所述液压泵为变量泵；
和/或，所述液压马达为变量马达。
进一步地，所述液压泵的数量多个；
所述电驱压裂驱动系统还包括分动箱，所述电动机与所述分动箱连接，所述分动箱上设置有多个所述液压泵，所述电动机通过所述分动箱驱动多个所述液压泵。
进一步地，多个所述液压泵的出油口连接于同一油路，所述油路的出油口与所述液压马达的进油口连通。
进一步地，所述液压马达的数量为多个，所述油路的出油口与多个液压马达的进油口均连通。
进一步地，所述电动机包括单输出轴，所述单输出轴用于与所述分动箱连接；
或，所述电动机包括双输出轴，所述分动箱包括两个，两个所述分动箱与所述双输出轴分别一一对应连接。
进一步地，所述电驱压裂驱动系统还包括变配电装置，所述电动机通过变配电装置与所述高压电连接。
进一步地，所述电驱压裂驱动系统还包括工业网电装置或发电站；所述工业网电装置或发电站通过所述变配电装置与所述电动机连接。
本实用新型提供的电驱压裂装置，包括本实用新型提供的电驱压裂驱动系统；
所述液压马达与所述压裂泵传动连接。
本实用新型提供的电驱压裂驱动系统，包括：电动机、压裂泵、至少一个液压泵和至少一个液压马达；电动机与高压电连接，以使高压电为电动机供电，电动机与液压泵连接，用于驱动液压泵；液压泵的出油口与液压马达的进油口连接，用于驱动液压马达；液压马达用于与压裂泵传动连接，以驱动压裂泵。本实用新型电驱压裂驱动系统，是通过电动机带动液压泵和液压马达、液压马达驱动压裂泵实现压裂泵的驱动，也即，采用液压传动方式实现压裂泵的转速调整，所以不需要用到变频系统及变频电机进行转速调整，并且液压马达、液压泵的成本较低、管路布置简单，相比现有采用变频系统的电驱压裂装备的方式，降低了设备成本。
本实用新型提供的电驱压裂装置包括本实用新型提供的电驱压裂驱动系统；液压马达与压裂泵传动连接。本实用新型电驱压裂装置与本实用新型提供的电驱压裂驱动系统具有相同的有益效果，通过对本实用新型提供的电驱压裂驱动系统的有益效果的描述，也能够直观的获得，在此不再详细赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的电驱压裂驱动系统的示意简图。
图标：1-变配电装置；2-电动机；3-分动箱；4-液压泵；5-液压马达；6-压裂泵。
具体实施方式
下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
目前的电驱压裂装备采取的驱动方式是利用工业网电、燃气发电站发电，通过变配电系统，将电力引入变频系统，经整流、逆变后输入变频电机，从而驱动机械式压裂泵进行工作。由于现有电驱压裂装备中的变频系统较为复杂，目前变频系统成本占设备总成本的40％以上，不利于电驱压裂装备成本的降低。
针对上述问题，本实施例提供一种电驱压裂驱动系统，包括：电动机2、压裂泵6、至少一个液压泵4和至少一个液压马达5。电动机2与高压电连接，以使高压电为电动机2供电，电动机2与液压泵4连接，用于驱动液压泵4；液压泵4的出油口与液压马达5的进油口连接，用于驱动液压马达5；液压马达5与压裂泵6传动连接，以驱动压裂泵6。
具体的，电驱压裂驱动系统还包括液压油箱，液压泵4的进油口与液压油箱连通，液压马达5的出油口与液压油箱连通。
需要说明的是，本实施例仅仅是给出了一种液压油路的形式，现有其他液压油路的形式也可。
如图1所示，本实施例电动机2通过变配电装置1与高压电连接，其中，高压电可以是外界的发电厂通过工业网电装置(工业网电装置包括高压电线等)输送至变配电装置1的高压电，也可以是工厂自建的发电站(例如燃气发电站)的高压电，也即发电站直接与变配电装置1通过电线连接。换言之，本实施例电驱压裂驱动系统可包括工业网电装置或发电站，工业网电装置或发电站通过变配电装置1与电动机2连接。
本实施例压裂泵的驱动系统的变配电装置1用于将工业网电装置(或发电站)输送的高压电变压至电动机2所需的电压，一般工业网电装置输送的网电的电压为35kv，电动机2输入所需的电压一般为3300kv。其中，电动机2也可为其他等级电压。
液压泵4和液压马达5的数量根据需要进行设定，例如，压裂泵6需要的功率较大时，可采用多台液压泵4和多台液压马达5，压裂泵6需要的功率较小时，可采用一台液压泵4和一台液压马达5。现在工业上用到的压裂泵6的功率一般需求较大，而单台液压泵4的功率有限，所以一般采用多台液压泵4，多台液压泵4可以共同驱动一台液压马达5，也可以驱动多台液压马达5。在有多台液压马达5时，多台液压马达5可驱动一台压裂泵6。
本实施例提供的电驱压裂驱动系统，是通过电动机2带动液压泵4和液压马达5、液压马达5驱动压裂泵6，也即，采用液压传动方式实现压裂泵的转速调整，不需要采用变频系统及变频电机进行转速调整，并且液压马达5、液压泵4的采购成本较低，相比现有采用变频系统的电驱压裂装备的方式，降低了设备成本。
由于不同的压裂泵6或同一压裂泵6在不同工作环境下，所需要的转速不同，为了使一个电驱压裂驱动系统能够适用于不同的压裂泵6或同一压裂泵6的不同压裂工况，作为本实用新型的一个优选实施例，本实施例的液压泵4为变量泵；和/或液压马达5为变量马达。
也即，第一种方式是液压泵4为变量泵，通过调节变量泵的电比例阀的电流，可调节变量泵的排量，从而调节整体液压泵4、液压马达5的流量，以调节液压马达5的转速。变量泵是现有常规技术，其工作原理也可参见现有技术。
第二种方式是液压马达5为变量马达，通过调节变量马达的电比例阀的电流可调节液压马达5的排量，从而调节整体液压马达5的流量，以调节液压马达5的转速。变量马达也是现有常规技术，其工作原理也可参见现有技术。
第三种方式是液压泵4为变量泵，液压马达5为变量马达，通过调节液压马达5和液压泵4的电比例阀共同调节液压泵4和液压马达5的流量，从而达到调节液压马达5转速的目的。
目前在实际上应用中要实现压裂泵的转速调节，优选采用第三种方式。可以理解的是，变量马达、变量泵的形式，实现了通过控制液压泵4的排量和/或液压马达的排量，来调节液压马达5的转速及压力，实现了压裂泵6适应不同压裂施工工况的要求。
使得一套电驱压裂驱动系统可适用于多个转速需求不同的压裂泵6或同一压裂泵6的不同工况，使得设备的通用性增强，并且不需要配备多个驱动系统，节约了设备投资。
在液压泵4的数量为多个时，电动机2同时驱动多个液压泵4难度较大，为了缓解该问题，本实用新型实施例的电驱压裂驱动系统还包括分动箱3，电动机2与分动箱3连接，分动箱3上设置有多个液压泵4，电动机2通过分动箱3驱动多个液压泵4。
分动箱3是现有常规技术，其大体上包括输入轴和多个输出轴，输入轴通过齿轮组件驱动多个输出轴转动，每个输出轴与一个液压泵4连接。其中，输出轴与液压泵4的连接也是现有常规技术，在此不再赘述。
其中，齿轮组件可调节输入轴与输出轴的转速比，也即齿轮组件可以实现增速或减速，在实际应用中一般是增速，也就是说液压泵的转速会高于电动机的转速。
需要说明的是，本实施例中电动机2可以是单输出轴的形式，单输出轴用于与分动箱3连接；电动机2可以是也可以是双输出轴的形式，此时分动箱3包括两个，两个分动箱3与双输出轴分别一一对应连接，也即，输出轴的每个输出轴上分别连接一个分动箱3，每个分动箱3连接多个或一个液压泵4。
在本实施例中，对于液压泵4为多个的形式，优选的，多个液压泵4的出油口连接于同一油路，油路的出油口与液压马达5的进油口连通；液压马达5的数量为多个时，油路的出油口与多个液压马达5的进油口均连通。
也即，多个液压泵4的出油口向同一油路进油，多个液压马达5从同一油路处进油，这样连接的好处是，各个液压马达5的进油压力一致，方便了对液压马达5的调控。
如图1所示，本实施例的一种具体实施方式中，一台电动机2驱动一个分动箱3，分动箱3同时驱动三个液压泵4，三个液压泵4的出油口合流到同一油路(也即，图中所写的液压油合流)，该油路的出口与三台液压马达5的进油口连通，而后，三台液压马达5共同驱动一台压裂泵6。
需要说明的是，液压马达5驱动压裂泵6的方式有多种多样，只要能够实现马达带动压裂泵6转动即可，例如压裂泵6为曲轴式柱塞泵，在曲轴式柱塞泵的两端设置有动力输入齿轮，每个液压马达5上连接有动力输出齿轮，液压马达5的动力输出齿轮至少与曲轴式柱塞泵一端的动力输入齿轮啮合传动的方式。
综上所述，本实施例压裂泵的驱动系统采用电驱(电动机和分动箱)结合液压传动(液压泵和液压马达)的方式，替代现有电驱 机械传动方式，避免了采用成本高、复杂程度高的变频驱动系统。本实施例压裂泵的驱动系统一方面由于液压泵和液压马达之间采用液压管路连接，整机布置更加灵活，复杂程度低，且液压泵和液压马达的成本相比变频驱动系统的成本低，相应的降低了整体系统的成本；进一步地，压裂装备避免使用变频系统，减少了对变频系统集成供应商的依赖，使压裂装备部件采购更加可控。
本实用新型实施例还提供一种电驱压裂装置，包括本实用新型实施例提供的电驱压裂驱动系统以及其他压裂撬构件。
本实施例电驱压裂装置具有与本实施例提供的电驱压裂驱动系统相同的有益效果，在此不再详细赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
1.一种电驱压裂驱动系统，其特征在于，包括：电动机(2)、压裂泵(6)、至少一个液压泵(4)和至少一个液压马达(5)；
所述电动机(2)与高压电连接，以使所述高压电为所述电动机(2)供电，所述电动机(2)与所述液压泵(4)连接，用于驱动所述液压泵(4)；所述液压泵(4)的出油口与所述液压马达(5)的进油口连接，用于驱动液压马达(5)；所述液压马达(5)与压裂泵(6)传动连接，以驱动压裂泵(6)。
2.根据权利要求1所述的电驱压裂驱动系统，其特征在于，所述液压泵(4)为变量泵；
和/或，所述液压马达(5)为变量马达。
3.根据权利要求1所述的电驱压裂驱动系统，其特征在于，所述液压泵(4)的数量多个；
所述电驱压裂驱动系统还包括分动箱(3)，所述电动机(2)与所述分动箱(3)连接，所述分动箱(3)上设置有多个所述液压泵(4)，所述电动机(2)通过所述分动箱(3)驱动多个所述液压泵(4)。
4.根据权利要求3所述的电驱压裂驱动系统，其特征在于，多个所述液压泵(4)的出油口连接于同一油路，所述油路的出油口与所述液压马达(5)的进油口连通。
5.根据权利要求4所述的电驱压裂驱动系统，其特征在于，所述液压马达(5)的数量为多个，所述油路的出油口与多个液压马达(5)的进油口均连通。
6.根据权利要求3所述的电驱压裂驱动系统，其特征在于，所述电动机(2)包括单输出轴，所述单输出轴用于与所述分动箱(3)连接；
或，所述电动机(2)包括双输出轴，所述分动箱(3)包括两个，两个所述分动箱(3)与所述双输出轴分别一一对应连接。
7.根据权利要求1-5任一项所述的电驱压裂驱动系统，其特征在于，所述电驱压裂驱动系统还包括变配电装置(1)，所述电动机(2)通过变配电装置(1)与所述高压电连接。
8.根据权利要求7所述的电驱压裂驱动系统，其特征在于，所述电驱压裂驱动系统还包括工业网电装置或发电站；所述工业网电装置或发电站通过所述变配电装置(1)与所述电动机(2)连接。
9.一种电驱压裂装置，其特征在于，如权利要求1-8任一项所述的电驱压裂驱动系统。
技术总结