在过去的五年里,北美油气行业的石油产量经历了前所未有的增长。自2009年以来,美国和加拿大的石油产量逐年稳步增长。到2014年,美国超过沙特阿拉伯和俄罗斯成为世界上最大的石油生产国,日产量为1250万桶。与此同时,加拿大已准备好超越中国成为第四大石油生产国。2014年,加拿大的产量为430万桶/天,而中国的产量为440万桶/天。

随着石油产量的增加,对石油的要求和限制也在增加。石油和天然气生产商必须在不影响整体生产的情况下,找到符合排放法规的方法,例如北达科他州工业委员会(NDIC)的燃除限制。

新产品已经出现,以满足石油和天然气行业的需求。天然气发生器消耗井口气体作为燃料来源,反过来为井场提供电力。因此,天然气发电机不仅可以降低燃料成本,还可以减少燃烧排放,并有助于避免执行限制的惩罚。并行天然气发电机作为一种避免停机和实现可接受排放水平的油气应用解决方案越来越受欢迎,特别是在偏远油田,即使计划停机也可能意味着严重的收入损失。

并行能力为油田工程师在应用程序中设计冗余提供了灵活性。如果一个特定的项目需要300千瓦的电力,选择一台300千瓦的发电机肯定可以完成任务,但不会提供任何冗余。这意味着任何发电机停机都会导致生产损失。当一口油井每小时产生数千美元的收入时,任何产量损失——无论是由于定期维护还是由于机器故障引起的意外停机——都可能导致油井运营商的利润大幅损失。

一种解决方案是由两台具有并联能力的300千瓦发电机供电。两台发电机分担负载,这意味着每台发电机为应用程序提供150千瓦的电力。然而,如果一台机器出现问题并关闭,或者需要离线进行维护,另一台机器就可以无缝地承担全部负载,从而避免任何停机时间。

虽然并行柴油发电机在现场活动等关键任务应用中很常见,但并行天然气发电机使石油生产商能够全天候继续运营——当数千美元的利润受到威胁时,这是一个很有吸引力的场景。

并联发电机的安装是一个复杂的过程,特别是那些使用井口气体作为主要燃料来源的发电机。但是,随着对此类应用的需求持续增长,制造商正在寻找改进技术的方法。

发电机要并联运行,必须满足三个条件。首先,所有并联发电机必须能够测量和调整相应的电压。其次,并联发电机必须提供尽可能接近60赫兹的输出。即使发电机之间频率的微小差异也会导致机器以较低的频率运行,就像电机一样,最终消耗电力而不是产生电力。第三个条件要求功率输出精确同步。如果并联发电机不同步,较慢的机器将被强行推入同步,可能会对发电机造成广泛的损坏或故障。当所有三个条件都满足时,发电机就被认为是同步的。在发电机达到同步的精确点上,控制系统发出关闭断路器的命令。一旦这个过程完成,发电机现在是并行运行,并将开始分担负荷。

成功满足并机条件所需的复杂控制系统和电控断路器是标准发电机和具有并机能力的发电机之间的主要区别。控制系统将对发电机电压和发动机转速进行调整,以使机组同步,并将命令电子控制断路器仅在机组精确同步时关闭。

一旦连接并并联运行,控制系统就会持续监测电力需求,并确保所有机组平等分担负荷。它还提供了保证,如果一个机组遇到问题,负荷将自动转移到系统中的其他发电机,并隔离故障机组。

工厂安装的并行解决方案组装必要的设备,确保机器有效地通信并对整个系统做出反应。集成控制面板在发电机之间进行数字通信,为每台机器提供同步和平均分担负载所需的信息。标准发电机只能监测其自身的运行条件,并保持在这些条件的范围内。它无法有效地与其他计算机通信和同步,因此无法成功地分担负载。

与柴油发电机一样,平行天然气发电机需要一个经过专门培训的移动发电机经销商来提供机器的安装。复杂的控制器和电子控制断路器使并联发电机的基本日常操作——启动和停止——一旦发电机在油田安装完毕,就变得相当简单。