本發(fā)明涉及鉆采機械中的修井設備,具體是一種修井機超級電容蓄能驅(qū)動裝置。
背景技術:修井機是油田廣泛采用的一種油水井修井作業(yè)設備。目前,我國的傳統(tǒng)修井機動力采用柴油發(fā)動機,存在修井作業(yè)高能耗,高噪音,高污染等三高問題。為解決這些問題,近年國內(nèi)研發(fā)的網(wǎng)電修井機以低能耗、低噪音、低污染展示了較強的優(yōu)越性。但網(wǎng)電修井機取電受到油田井場供電條件限制。油田現(xiàn)有井場供電條件是為抽油機用電需求而設計,抽油機電機額電功率一般不超過60KW。而修井機修井作業(yè)需100KW以上的功率匹配,才能滿足正常提升管柱重量與速度的要求,達到傳統(tǒng)作業(yè)機的提升能力與水平?,F(xiàn)有網(wǎng)電作業(yè)機的主動力電機有圍繞井場現(xiàn)有供電條件而設計為50KW左右,作業(yè)速度低于傳統(tǒng)作業(yè)速度,影響作業(yè)時效;也有電機功率設計為100KW以上,但不能適應大部分50KW左右的井場供電條件。因此,有必要在網(wǎng)電作業(yè)機產(chǎn)品上采用超級電容蓄能技術,利用油田井場50KW左右的供電容量,滿足100KW以上的電機用電需求。
技術實現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術中油田井場現(xiàn)有供電容量不足,使網(wǎng)電修井機能夠配備足夠功率電機的修井機超級電容蓄能驅(qū)動裝置。本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:第一種方案,本發(fā)明由井場交流母線、AC/DC整流器、直流母線、控制器、控制線、超級電容模組蓄能裝置、直流電機組成。其中AC/DC整流器通過交流母線與井場電源連接;AC/DC整流器、超級電容模組蓄能裝置與直流電機通過直流母線串聯(lián)連接;控制器通過控制線分別與AC/DC整流器、超級電容模組蓄能裝置連接。超級電容模組蓄能裝置的功率與直流電機功率相同。若修井機的電機為三相交流變頻電機,本發(fā)明可采用第二種方案,即本發(fā)明由AC/DC整流器、DC/AC逆變器、超級電容模組蓄能裝置、控制器、三相交流變頻電機及交流母線、直流母線、控制線組成。AC/DC整流器通過交流母線與井場電源連接,并通過直流母線與超級電容模組蓄能裝置、DC/AC逆變器依次串聯(lián)連接,DC/AC逆變器通過交流母線與三相交流變頻電機連接,控制器通過控制線分別與AC/DC整流器、超級電容模組蓄能裝置、DC/AC逆變器連接。所述的超級電容模組蓄能裝置的功率與三相交流變頻電機功率相同。本發(fā)明第三種方案是在第一種方案的基礎上,在AC/DC整流器與超級電容模組蓄能裝置之間并聯(lián)一臺直流電機。所述的超級電容模組蓄能裝置的功率與兩部直流電機功率相同。本發(fā)明適應油田井場現(xiàn)有容量有限的供電條件,實現(xiàn)倍增功率電機配備,滿足油田修井提升大噸位管柱快速高效的作業(yè)要求。超級電容模組蓄能裝置相對其他蓄能技術具有快充快放、高效環(huán)保,壽命長、故障率低等優(yōu)點。附圖說明圖1為本發(fā)明第一種方案結(jié)構框圖;圖2為本發(fā)明第二種方案結(jié)構框圖;圖3為本發(fā)明第三種方案結(jié)構框圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。圖1為本發(fā)明的第一種實施方式。本發(fā)明由井場交流母線1、AC/DC整流器2、直流母線、控制器6、控制線、超級電容模組蓄能裝置4、直流電機5a組成。其中AC/DC整流器2通過交流母線1與井場電源連接,AC/DC整流器2、超級電容模組蓄能裝置5與直流電機5a通過直流母線3a、直流母線3a依次串聯(lián)連接;控制器6通過控制線7a、控制線7b分別與AC/DC整流器2、超級電容模組蓄能裝置4連接。超級電容模組蓄能裝置4的功率與直流電機5a功率相同,為井場電源功率的2倍,從而倍增井場交流網(wǎng)電供電容量。若修井機的電機為三相交流變頻電機,本發(fā)明可采用圖2所示的第二種實施方式。即本發(fā)明由交流母線、AC/DC整流器2、直流母線、超級電容模組蓄能裝置4、三相交流變頻電機5b、控制器6、控制線、DC/AC逆變器8組成。其中AC/DC整流器2通過交流母線1與井場電源連接,AC/DC整流器2通過直流母線3a、直流母線3a、交流母線1a與超級電容模組蓄能裝置4、DC/AC逆變器8、三相交流變頻電機5b依次串聯(lián)連接;控制器6通過控制線7a、控制線7b、控制線7c分別與AC/DC整流器2、超級電容模組蓄能裝置4、DC/AC逆變器8連接。所述的超級電容模組蓄能裝置4的功率與三相交流變頻電機5b功率相同,為井場電源功率的2倍,從而倍增井場交流網(wǎng)電供電容量。圖3為本發(fā)明的第三種實施方式。本發(fā)明由交流母線、直流母線、控制線、AC/DC整流器2、直流電機5a、直流電機5c、超級電容模組蓄能裝置4、控制器6組成。其中,AC/DC整流器2通過交流母線1與井場電源連接,AC/DC整流器2、超級電容模組蓄能裝置4與直流電機5a通過直流母線3a、直流母線3b依次串聯(lián)連接;直流電機5c通過直流母線3c并聯(lián)在AC/DC整流器2與超級電容模組蓄能裝置4之間的直流母線3a上;控制器6通過控制線7a、控制線7b分別與AC/DC整流器2、超級電容模組蓄能裝置4連接;直流電機5c和直流電機5a通過修井機上并車箱與修井機的絞車相連。所述的超級電容模組蓄能裝置4的功率與直流電機5a、直流電機5c和井場電源的功率相同,從而倍增井場交流網(wǎng)電供電容量。在作業(yè)過程中,控制器6通過控制線分別對AC/DC整流器2、超級電容模組蓄能裝置4及DC/AC逆變器8進行控制,并接收其反饋信號。在修井機首次提升管柱前或兩次提升管柱之間的間歇時間(單根油管卸扣與擺放等輔助時間),井場交流網(wǎng)電通過AC/DC整流器2對超級電容模組蓄能裝置4供電,超級電容模組蓄能裝置4充電;當修井機提升管柱時,第一種方案是由超級電容模組蓄能裝置4提供的直流電對直流電機5a供電,且在控制器控制下速度可調(diào),滿足修井機提升功率要求;第二種方案是在控制器6控制下,超級電容模組蓄能裝置4提供的直流電經(jīng)DC/AC逆變器8逆變調(diào)頻,對三相交流變頻電機5b供電,滿足修井機提升功率要求;第三種方案是在控制器6控制下,井場交流網(wǎng)電經(jīng)AC/DC整流器2整流后,通過直流母線3c驅(qū)動直流電機5c,與此同時,超級電容模組蓄能裝置4提供直流電通過直流母線3b驅(qū)動直流電機5a,直流電機5c和直流電機5a通過機械并車箱將動力傳遞給絞車,滿足修井機電機功率要求,提升作業(yè)機性能。