一種油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】一種油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，屬于交流傳動(dòng)技術(shù)和油田節(jié)能應(yīng)用領(lǐng)域。本實(shí)用新型提出一種油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括提升電機(jī)及其控制系統(tǒng)、負(fù)載模擬電機(jī)及其控制系統(tǒng)、操作臺(tái)及上位機(jī)軟件系統(tǒng)三部分。其有益效果是：可以真實(shí)準(zhǔn)確地模擬油田修井機(jī)的運(yùn)行工況，包括不同速度等級(jí)的提升、下放和不同負(fù)荷等級(jí)的提升、下放，同時(shí)，通過上述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)行工況模擬，可以完成對(duì)電動(dòng)修井機(jī)控制系統(tǒng)和功率補(bǔ)償裝置的測(cè)試。
【專利說明】
一種油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及交流傳動(dòng)技術(shù)和油田節(jié)能應(yīng)用領(lǐng)域，具體是一種油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]油田在采油過程中常會(huì)發(fā)生一些油井內(nèi)部或采油設(shè)備的故障，造成油井減產(chǎn)，甚至停產(chǎn)，修井機(jī)主要是針對(duì)上述故障進(jìn)行維修工作的一種設(shè)備。傳統(tǒng)修井機(jī)動(dòng)力來源主要是依靠柴油機(jī)，然而采用柴油機(jī)作為動(dòng)力源存在空載時(shí)間長(zhǎng)、能源利用率低、污染環(huán)境的缺點(diǎn)。電動(dòng)修井機(jī)是近些年新型的一種修井機(jī)，其動(dòng)力來源主要是依靠電力。相對(duì)于傳統(tǒng)的修井機(jī)，電動(dòng)修井機(jī)具有能源利用率高、環(huán)保無污染、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此成為了修井機(jī)未來的重要發(fā)展方向。
[0003]電動(dòng)修井機(jī)功率需求往往在10kW及以上，但油田井場(chǎng)電網(wǎng)設(shè)計(jì)功率均在10kW及以下，電網(wǎng)容量不足成為了嚴(yán)重制約其應(yīng)用的重要因素。
[0004]針對(duì)上述制約因素，采用超級(jí)電容或動(dòng)力電池可以有效解決井場(chǎng)電網(wǎng)容量不足的現(xiàn)狀。其基本原理是，在修井機(jī)進(jìn)行提升作業(yè)時(shí)，由井場(chǎng)電網(wǎng)和超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)共同提供動(dòng)力；在修井機(jī)進(jìn)行下放作業(yè)時(shí)，由井場(chǎng)電網(wǎng)對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電。如此往復(fù)，便可有效地解決上述“油改電”最大的制約難題。
[0005]基于功率補(bǔ)償裝置的電動(dòng)修井機(jī)控制系統(tǒng)包括提升電機(jī)控制系統(tǒng)和功率補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng)，為完成二者的獨(dú)立調(diào)試和聯(lián)合調(diào)試，需要針對(duì)油田修井機(jī)搭建可模擬其實(shí)際運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以達(dá)到系統(tǒng)開發(fā)和調(diào)試目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于為油田修井機(jī)提升電機(jī)控制系統(tǒng)和功率補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng)提供調(diào)試環(huán)境，以達(dá)到系統(tǒng)開發(fā)和調(diào)試的目的，因此提出通過搭建運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。該發(fā)明具有對(duì)提升電機(jī)不同速度等級(jí)、負(fù)載電機(jī)不同負(fù)荷等級(jí)的工況模擬，上述過程的實(shí)現(xiàn)均可通過操作臺(tái)上位機(jī)軟件設(shè)定，具體參數(shù)需根據(jù)油田修井機(jī)型號(hào)來確定。
[0007]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，一種油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主要由供電單元、提升電機(jī)整流單元、提升電機(jī)逆變單元、負(fù)載電機(jī)整流單元、負(fù)載電機(jī)逆變單元、提升電機(jī)、負(fù)載電機(jī)、操作臺(tái)及上位機(jī)軟件八部份組成。
[0008]所述的提升電機(jī)整流單元為采用二極管的三相不控整流拓?fù)洹?br>[0009]所述的提升電機(jī)逆變單元采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。
[0010]所述的負(fù)載電機(jī)整流單元采用IGBT的三相可控整流，可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)功會(huì)K。
[0011]所述的負(fù)載電機(jī)逆變單元采用轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制。
[0012]所述的提升電機(jī)與負(fù)載電機(jī)功率均為132kW，可滿足模擬XJ250型、XJ350型電動(dòng)修井機(jī)的功率等級(jí)模擬需求。
[0013]所述的操作臺(tái)及上位機(jī)軟件具有系統(tǒng)起停、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩信號(hào)設(shè)定、數(shù)據(jù)記錄保存、曲線繪制保存的功能。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0015]1、本發(fā)明采用電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)修井機(jī)的不同速度、負(fù)荷的模擬，同時(shí)采用共交流側(cè)的方案，能量循環(huán)利用，節(jié)能性高。
[0016]2、本發(fā)明采用上位機(jī)軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩信號(hào)的設(shè)定和數(shù)據(jù)曲線的存儲(chǔ)，操作簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。
[0017]3、本發(fā)明采用485通信作為系統(tǒng)的通信形式，數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，穩(wěn)定性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0018]圖1為油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整體示意圖。
[0019]圖2為油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通信系統(tǒng)示意圖。
[0020]圖3為油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)工況模擬曲線示意圖。
[0021]主要元件符號(hào)說明:
[0022]1001-供電單元1002-提升電機(jī)整流單元1003-提升電機(jī)逆變單元1004-負(fù)載電機(jī)整流單元1005-負(fù)載電機(jī)逆變單元1006-提升電機(jī)1007-負(fù)載電機(jī)1008-操作臺(tái)及上位機(jī)軟件
[0023]2001-操作臺(tái)及上位機(jī)軟件2002-232/485通信轉(zhuǎn)換器2003-232/485通信轉(zhuǎn)換器2004-提升電機(jī)控制單元2005-負(fù)載電機(jī)控制單元
[0024]3001-提升電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線3002-負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線3003-加速提升階段3004-勻速提升階段3005-減速提升階段
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下提供本實(shí)用新型一種油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的具體實(shí)施方法。
[0026]參見附圖1，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括供電單元、提升電機(jī)整流單元、提升電機(jī)逆變單元、負(fù)載電機(jī)整流單元、負(fù)載電機(jī)逆變單元、提升電機(jī)、負(fù)載電機(jī)、操作臺(tái)及上位機(jī)軟件八部份。
[0027]所述的供電單元1001通過三相動(dòng)力電纜線與開關(guān)柜連接，是整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的動(dòng)力來源。
[0028]所述的提升電機(jī)整流單元1002—端與供電模塊1001連接，一端與提升電機(jī)逆變模塊1003連接，通過不控二極管將380VAC交流電整流為510VDC。
[0029]所述的提升電機(jī)逆變單元1003—端通過母排與提升電機(jī)整流模塊1002連接，一端通過三相動(dòng)力電纜與提升電機(jī)1006連接，控制提升電機(jī)1006的轉(zhuǎn)速。
[°03°]所述的負(fù)載電機(jī)整流單元1004—端與供電單元1001連接，一端與負(fù)載電機(jī)逆變模塊1005連接，通過四象限整流將380VAC交流整流為目標(biāo)直流電壓。
[0031]所述的負(fù)載電機(jī)逆變單元1005—端通過直流電纜與負(fù)載電機(jī)整流模塊1004連接，一端通過三相動(dòng)力電纜與負(fù)載電機(jī)1007連接，控制負(fù)載電機(jī)1007的轉(zhuǎn)矩。
[0032]所述的提升電機(jī)逆變模塊1003和負(fù)載電機(jī)逆變模塊1007通過三芯屏蔽線與上位機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和交互功能。
[0033]參見附圖2，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通信系統(tǒng)包括提升電機(jī)通信系統(tǒng)和負(fù)載電機(jī)通信系統(tǒng)兩部分。
[0034]所述的提升電機(jī)通信系統(tǒng)由2002和2004組成;所述的負(fù)載電機(jī)通信系統(tǒng)由2003和2005組成，其中接線均采用帶屏蔽層的雙絞線。
[0035]所述的操作臺(tái)及上位機(jī)軟件2001硬件部分采用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)，軟件部分采用C#編寫實(shí)現(xiàn)。
[0036]參見附圖3，工況模擬曲線為提升電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)矩的輸入曲線圖，曲線圖通過Excel數(shù)據(jù)表輸入至上位機(jī)軟件2001中，上位機(jī)軟件通過附圖2的通信系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸至提升電機(jī)控制單元2004和負(fù)載電機(jī)控制單元2005中。
[0037]所述的提升電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線3001包括加速區(qū)3003和勻速區(qū)3004、減速區(qū)3002。
[0038]所述的負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線3002在加速區(qū)3003、勻速區(qū)3004和減速區(qū)3002均為恒定值。
[0039]所述的提升電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線3001和負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線3002數(shù)值根據(jù)修井機(jī)型號(hào)確定，如XJ250、XJ350。
[0040]以上所述的是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，包括供電單元(I)、提升電機(jī)整流單元(2)、提升電機(jī)逆變單元(3)、負(fù)載電機(jī)整流單元(4)、負(fù)載電機(jī)逆變單元(5)、提升電機(jī)(6)、負(fù)載電機(jī)(7)、操作臺(tái)及上位機(jī)軟件(8);所述的供電單元為AC380V，為油田修井機(jī)運(yùn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供動(dòng)力電源;所述的提升電機(jī)整流單元一端與供電單元連接，一端與提升電機(jī)逆變單元連接，實(shí)現(xiàn)交流電到直流電的整流功能;所述的負(fù)載電機(jī)整流單元一端與供電單元連接，一端與負(fù)載電機(jī)逆變單元連接，實(shí)現(xiàn)交流電到直流電或直流電到交流電的四象限運(yùn)行功能;所述的提升電機(jī)逆變單元與負(fù)載電機(jī)逆變單元分別與提升電機(jī)和負(fù)載電機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)二者的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制功能;所述的提升電機(jī)和負(fù)載電機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)耦合裝置連接，保證二者的轉(zhuǎn)速一致;所述的操作臺(tái)與上位機(jī)軟件通過通信電纜與提升電機(jī)逆變單元和負(fù)載電機(jī)逆變單元連接，并通過上位機(jī)的指令控制電機(jī)運(yùn)行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的提升電機(jī)整流單元為采用二極管的三相不控整流拓?fù)洹?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的提升電機(jī)逆變單元采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的負(fù)載電機(jī)整流單元采用IGBT的三相可控整流，可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)功能。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的負(fù)載電機(jī)逆變單元采用轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的提升電機(jī)與負(fù)載電機(jī)功率均為132kW，可滿足模擬XJ250型、XJ350型電動(dòng)修井機(jī)的功率等級(jí)模擬需求。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的操作臺(tái)及上位機(jī)軟件具有系統(tǒng)起停、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩信號(hào)設(shè)定、數(shù)據(jù)記錄保存、曲線繪制保存的功能。
【文檔編號(hào)】H02P5/74GK205509901SQ201520996968
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年12月3日
【發(fā)明人】皇甫海文, 趙亞杰, 王賽
【申請(qǐng)人】北京科林普爾電氣科技有限公司