能量可回收的交流鉆機電控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的能量可回收的交流鉆機電控系統(tǒng)，包括動力電部分和控制部分，動力電部分結構是，交流母排通過發(fā)電機組并網(wǎng)柜與發(fā)電機組連接；交流母排輸出端通過變壓器及可逆變頻器一與自動送鉆電機連接；交流母排還通過可逆變頻器二與直流母排連接；直流母排分別通過各個驅(qū)動器與對應電機連接；直流母排還與蓄能器和斷路控制器二分別連接；控制部分的結構是，包括鉆機驅(qū)動控制機構和能量回收控制機構，鉆機驅(qū)動控制機構與可逆變頻器一、各個驅(qū)動器、可逆變頻器二分別信號連接；能量回收控制機構一端與發(fā)電機組并網(wǎng)柜連接，另一端分別與蓄能器和斷路控制器二連接。本發(fā)明的裝置實現(xiàn)了能量的回收與利用。
【專利說明】能量可回收的交流鉆機電控系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力拖動及電力電子【技術領域】，涉及一種能量可回收的交流鉆機電控系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]鉆機作為石油、天然氣、地熱能等深地層能源勘探開發(fā)的主要裝備，其工作過程會將鉆具進行反復上提和下放，上提過程鉆機必需做功將上百噸的鉆具提升近三十米，下降過程將上提轉(zhuǎn)化的機械能釋放掉。
[0003]目前交流鉆機主要通過以下兩種方式實現(xiàn)能量的緩慢釋放:1)剎車進行制動，直接將機械能轉(zhuǎn)化為熱能釋放；2)通過變頻器將機械能轉(zhuǎn)化為電能，再通過制動電阻將電能轉(zhuǎn)化為熱能釋放掉。從整個鉆機提升和下放過程中，鉆機所做的功除小部分用于克服鉆機運行過程機械摩擦做功外，其余轉(zhuǎn)化的能量最終也通過發(fā)熱的方式強制釋放掉，若采用一套裝置能將鉆機所做功轉(zhuǎn)化的機械能回收重利用，不僅有利于節(jié)能減排，大大降低鉆井成本，同時降低對發(fā)電機組的性能要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能量可回收的交流鉆機電控系統(tǒng)，解決目前鉆機驅(qū)動系統(tǒng)中能量浪費嚴重的問題。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案是，一種能量可回收的交流鉆機電控系統(tǒng)，包括動力電部分和控制部分，
[0006]動力電部分結構是，包括交流母排，交流母排輸入端通過發(fā)電機組并網(wǎng)柜一與發(fā)電機組一連接；交流母排輸出端一路通過變壓器與可逆變頻器一連接，可逆變頻器一與自動送鉆電機連接；交流母排輸出端另外同時通過四組并聯(lián)的可逆變頻器二與直流母排連接;
[0007]所述的直流母排分別通過各個驅(qū)動器與各自的電機對應連接；直流母排另外還與蓄能器和斷路控制器二分別連接，斷路控制器二再與斷路控制器一連接，斷路控制器一再與制動電阻連接；
[0008]控制部分的結構是，包括鉆機驅(qū)動控制機構和能量回收控制機構，鉆機驅(qū)動控制機構與能量回收控制機構之間通訊連接；鉆機驅(qū)動控制機構與可逆變頻器一、各個驅(qū)動器、可逆變頻器二分別信號連接；能量回收控制機構的輸入/輸出端分別與發(fā)電機組并網(wǎng)柜一、發(fā)電機組并網(wǎng)柜二及發(fā)電機組并網(wǎng)柜三、蓄能器和斷路控制器二連接。
[0009]本發(fā)明的能量可回收的交流鉆機電控系統(tǒng)，其特點還在于:
[0010]直流母排分別通過絞車驅(qū)動器、泥漿泵驅(qū)動器一、泥漿泵驅(qū)動器二、泥漿泵驅(qū)動器三、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動器、頂驅(qū)驅(qū)動器與絞車電機、泥漿泵電機三、泥漿泵電機二、泥漿泵電機一、轉(zhuǎn)盤電機、頂驅(qū)電機對應連接。
[0011]發(fā)電機組并網(wǎng)柜還包括發(fā)電機組并網(wǎng)柜二及發(fā)電機組并網(wǎng)柜三，分別對應連接有發(fā)電機組二和發(fā)電機組三。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，能量控制系統(tǒng)通過與鉆機控制系統(tǒng)之間的通訊協(xié)調(diào)能量的分配，最終達到發(fā)電機出力最少的目的。在目前的交流電動鉆機進行推廣，達到節(jié)能減排，降低發(fā)電機組燃油消耗，降低鉆井成本和對環(huán)境的污染，同時還能改善供電系統(tǒng)的輸出功率特性，運行過程能量需求平穩(wěn)，降低鉆機對發(fā)電機組的性能要求，有利于天然氣機組在鉆機系統(tǒng)中的應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明裝置的結構示意圖。
[0014]圖中，1.鉆機驅(qū)動控制機構，2.發(fā)電機組并網(wǎng)柜一，3.發(fā)電機組一，4.發(fā)電機組二，5.發(fā)電機組并網(wǎng)柜二，6.發(fā)電機組三，7.發(fā)電機組并網(wǎng)柜三，8.交流母排，9.變壓器，
10.可逆變頻器一，11.直流母排，12.自動送鉆電機，13.頂驅(qū)電機，14.轉(zhuǎn)盤電機，15.泥漿泵電機一，16.泥漿泵電機二，17.泥漿泵電機三，18.絞車電機，19.斷路控制器一，20.斷路控制器二，21.蓄能器，22.能量回收控制機構，23.絞車驅(qū)動器，24.泥漿泵驅(qū)動器一，25.泥漿泵驅(qū)動器二，26.泥漿泵驅(qū)動器三，27.轉(zhuǎn)盤驅(qū)動器，28.頂驅(qū)驅(qū)動器，29.可逆變頻器二。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0016]參照圖1，本發(fā)明能量可回收的交流鉆機電控系統(tǒng)的結構是，包括動力電部分和控制部分，
[0017]動力電部分結構是(實線連接部分)，包括交流母排8，交流母排8輸入端通過發(fā)電機組并網(wǎng)柜一 2與發(fā)電機組一 3連接，實施例另外還包括發(fā)電機組二 4通過發(fā)電機組并網(wǎng)柜二 5與交流母排8連接、發(fā)電機組三6通過發(fā)電機組并網(wǎng)柜三7與交流母排8連接；
[0018]交流母排8輸出端一路通過變壓器9與可逆變頻器一 10連接，可逆變頻器一 10與自動送鉆電機12連接；交流母排8輸出端另外同時通過四組并聯(lián)的可逆變頻器二 29與直流母排11連接；
[0019]直流母排11分別通過絞車驅(qū)動器23、泥漿泵驅(qū)動器一 24、泥漿泵驅(qū)動器二 25、泥漿泵驅(qū)動器三26、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動器27、頂驅(qū)驅(qū)動器28與絞車電機18、泥漿泵電機三17、泥漿泵電機二 16、泥漿泵電機一 15、轉(zhuǎn)盤電機14、頂驅(qū)電機13對應連接；直流母排11另外還與蓄能器21和斷路控制器二 20分別連接，斷路控制器二 20再與斷路控制器一 19連接，斷路控制器一 19再與制動電阻連接。
[0020]直流母排11接可雙向控制的蓄能器21和可逆變頻器二 29輸出端，不僅實現(xiàn)絞車產(chǎn)生的能量可通過蓄能器21存儲，鉆井或提鉆時，蓄能器21可直接輸出電能供驅(qū)動系統(tǒng)使用，同時可逆變頻器二 29可將存儲的能量回饋到交流母排8供鉆機其他用電設備使用。
[0021]蓄能器20同時通過斷路控制器一 19接到制動電阻，可以將多余的能量通過制動電阻釋放，保證系統(tǒng)安全。
[0022]圖1實施例的動力電工作過程是:發(fā)電機組(3、4、6)發(fā)出的電進入到發(fā)電機并網(wǎng)柜(2、5、7 )，發(fā)電機并網(wǎng)柜(2、5、7 )輸出連接到交流母排8上，變壓器9和可逆變頻器二 29的輸入端直接連接到交流母排8，可逆變頻器二 29的輸出端連接到直流母排11為直流母排11提供電能，蓄能器21、頂驅(qū)驅(qū)動器23、泥漿泵驅(qū)動器(24、25、26)、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動器27、頂驅(qū)驅(qū)動器28的輸入端也直接連接到直流母排11，斷路控制器一 19通過斷路控制器二 20接到到直流母排11，變壓器9的輸出直接為MCC和可逆變頻器一 10供電，各個電機驅(qū)動器的輸出側連接到對應的電機。
[0023]控制部分的結構是(虛線連接部分)，包括鉆機驅(qū)動控制機構I和能量回收控制機構22，鉆機驅(qū)動控制機構I與能量回收控制機構22之間通訊連接；鉆機驅(qū)動控制機構I與可逆變頻器一 10、絞車驅(qū)動器23、泥漿泵驅(qū)動器一 24、泥漿泵驅(qū)動器二 25、泥漿泵驅(qū)動器三26、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動器27、頂驅(qū)驅(qū)動器28、可逆變頻器二 29分別信號連接；能量回收控制機構22的輸入/輸出端分別與發(fā)電機組并網(wǎng)柜一 2、發(fā)電機組并網(wǎng)柜二 5及發(fā)電機組并網(wǎng)柜三7、蓄能器21和斷路控制器二 20連接。
[0024]圖1實施例的控制部分工作過程是:鉆機驅(qū)動控制機構I分別連接到可逆變頻器二 29、頂驅(qū)驅(qū)動器23、泥漿泵驅(qū)動器(24、25、26)、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動27、頂驅(qū)驅(qū)動器28、可逆變頻器一 10的控制輸入端，控制鉆機各個驅(qū)動系統(tǒng)。能量回收控制機構22的控制輸出分別連接到發(fā)電機并網(wǎng)柜(2、5、7)、蓄能器21、斷路控制器20的控制輸入端。同時鉆機驅(qū)動控制機構I與能量回收控制機構22之間通過通訊網(wǎng)絡進行通訊連接，實現(xiàn)協(xié)同控制。
[0025]本發(fā)明裝置的能量回收利用過程，具體包括如下方式:
[0026]I)提升鉆具過程，能量回收控制機構22通過計算蓄能器21能提供的功率能力，優(yōu)先讓蓄能器21提供動力，蓄能器21調(diào)節(jié)輸出電壓輸出到直流母排11，一方面為頂驅(qū)驅(qū)動器23供電，同時經(jīng)過可逆變頻器二 29回饋到交流母排，供鉆機其余工作單元用電，為蓄能器20下次蓄能做準備；能量回收控制機構22降低發(fā)電機組(3、4、6)的輸出功率，達到降低油耗的目的。此時的斷路控制器20處于非工作狀態(tài)。若蓄能器不能向外輸送電能時，能量回收控制機構22提高發(fā)電機組(3、4、6)的輸出功率，以滿足鉆機需要。
[0027]2)下鉆過程，鉆機驅(qū)動控制控制系統(tǒng)I和能量回收控制機構22之間相互通訊，協(xié)同控制鉆機。絞車的勢能通過絞車電機18產(chǎn)生電能，通過絞車驅(qū)動器23將電能回饋到直流母排11、鉆機驅(qū)動控制控制系統(tǒng)I和可逆變頻器二 29，能量回收控制機構22控制蓄能器21開始存儲電能，保證直流母排11上面的電壓穩(wěn)定，蓄能器21存儲滿或不能完全消耗絞車電機17產(chǎn)生的功率，則打開斷路控制器一 19由制動電阻釋放。
[0028]3)鉆進過程:首先讓蓄能器21處于正向?qū)顟B(tài)輸出電能到直流母排11，供鉆機用電，為蓄能器21下次蓄能做準備。自動送鉆過程，自動送鉆電機12 —直處于發(fā)電狀態(tài)，鉆井過程經(jīng)常動力需求較大，此時通過可逆變頻器10直接將自動送鉆電機12產(chǎn)生的能量回饋到MCC交流母排供其余設備消耗即可。
【權利要求】
1.一種能量可回收的交流鉆機電控系統(tǒng)，其特點在于:包括動力電部分和控制部分， 動力電部分結構是，包括交流母排(8)，交流母排(8)輸入端通過發(fā)電機組并網(wǎng)柜一(2 )與發(fā)電機組一(3 )連接；交流母排(8 )輸出端一路通過變壓器(9 )與可逆變頻器一(10 )連接，可逆變頻器一(10)與自動送鉆電機(12)連接；交流母排(8)輸出端另外同時通過四組并聯(lián)的可逆變頻器二( 29 )與直流母排(11)連接； 所述的直流母排(11)分別通過各個驅(qū)動器與各自的電機對應連接；直流母排(11)另外還與蓄能器(21)和斷路控制器二(20)分別連接，斷路控制器二(20)再與斷路控制器一(19)連接，斷路控制器一(19)再與制動電阻連接； 控制部分的結構是，包括鉆機驅(qū)動控制機構(I)和能量回收控制機構(22)，鉆機驅(qū)動控制機構(I)與能量回收控制機構(22)之間通訊連接；鉆機驅(qū)動控制機構(I)與可逆變頻器一(10)、各個驅(qū)動器、可逆變頻器二(29)分別信號連接；能量回收控制機構(22)的輸入/輸出端分別與發(fā)電機組并網(wǎng)柜一(2)、發(fā)電機組并網(wǎng)柜二(5)及發(fā)電機組并網(wǎng)柜三(7)、蓄能器(21)和斷路控制器二( 20 )連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的能量可回收的交流鉆機電控系統(tǒng)，其特點在于:所述的直流母排(11)分別通過絞車驅(qū)動器(23)、泥漿泵驅(qū)動器一(24)、泥漿泵驅(qū)動器二(25)、泥漿泵驅(qū)動器三(26 )、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動器(27 )、頂驅(qū)驅(qū)動器(28 )與絞車電機(18 )、泥漿泵電機三(17 )、泥漿泵電機二( 16 )、泥漿泵電機一(15 )、轉(zhuǎn)盤電機(14 )、頂驅(qū)電機(13 )對應連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的能量可回收的交流鉆機電控系統(tǒng)，其特點在于:所述的發(fā)電機組并網(wǎng)柜還包括發(fā)電機組并網(wǎng)柜二(5)及發(fā)電機組并網(wǎng)柜三(7)，分別對應連接有發(fā)電機組二(4)和發(fā)電機組三(6)。
【文檔編號】E21B44/00GK103758503SQ201410003208
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權日:2014年1月3日
【發(fā)明者】梁春平, 欒蘇, 于興軍, 宋志剛, 郭軍光 申請人:寶雞石油機械有限責任公司