一種修井機(jī)專用戶外車載水冷變頻控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于石油修井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種修井機(jī)專用戶外車載水冷變頻控制系統(tǒng)。其具有操作簡便、控制精度與可靠性較高等優(yōu)點，具備人工智能化網(wǎng)絡(luò)平臺。本實用新型的技術(shù)方案包括S7?1500控制系統(tǒng)，所述的S7?1500控制系統(tǒng)分別與冷卻系統(tǒng)、司鉆操作臺、PROFINET總線型滾筒編碼器和變頻控制模塊連接，司鉆操作臺與TP1500觸摸屏連接，冷卻系統(tǒng)分別與一體控制進(jìn)線單元、整流單元、制動逆變單元、逆變單元連接，制動逆變單元與制動電阻箱連接，變頻控制模塊設(shè)置于逆變單元內(nèi)。
【專利說明】
一種修井機(jī)專用戶外車載水冷變頻控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于石油修井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種修井機(jī)專用戶外車載水冷變頻控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]油田各型修井機(jī)目前普遍以柴油機(jī)為動力，柴油機(jī)工作效率僅為50%左右，不但能源浪費較為嚴(yán)重，作業(yè)成本高，而且還存在噪聲污染等一系列環(huán)保問題，既影響一線工人的身體健康，又影響周邊環(huán)境質(zhì)量。在當(dāng)前國家大力推行清潔生產(chǎn)，實施環(huán)境評價的大環(huán)境下，有必要對修井機(jī)動力系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新，使油田企業(yè)工作施工環(huán)節(jié)更加節(jié)能環(huán)保，符合國家創(chuàng)建資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會的要求。
[0003]現(xiàn)有的修井機(jī)控制系統(tǒng)具有如下缺點:
[0004]1、冷卻系統(tǒng)采用常規(guī)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱慢；
[0005]2、常規(guī)設(shè)備只是通過機(jī)械傳動來實現(xiàn)效率極低，故障率高。在實際作業(yè)中，無論是提升作業(yè)還是下放作業(yè)，都需要有被吊物的裝卸時間。作業(yè)時間與人工時間之比大約是1:2，意味著柴油機(jī)將有66%左右的時間處于空載運行狀態(tài)，工作效率極低，人工的大量投入和復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)成為了故障率高的主要因素；
[0006]3、風(fēng)冷變頻器無法在惡劣環(huán)境使用；
[0007]4、占地面積大、重量大。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的是提供一種修井機(jī)專用戶外車載水冷變頻控制系統(tǒng)，其具有操作簡便、控制精度與可靠性較高等優(yōu)點，具備人工智能化網(wǎng)絡(luò)平臺。
[0009]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的技術(shù)方案是:一種修井機(jī)專用戶外車載水冷變頻控制系統(tǒng)，其特征在于:包括水冷變頻部分、冷卻系統(tǒng)、制動電阻箱和綜合控制部分，所述的水冷變頻部分包括一體控制進(jìn)線單元、整流單元、逆變單元和制動逆變單元；
[0010]所述的綜合控制部分包括變頻控制模塊、S7-1500控制系統(tǒng)、司鉆操作臺、TPl500觸摸屏和PROFINET總線型滾筒編碼器;所述的變頻控制模塊、一體控制進(jìn)線單元接入交流電后由整流單元將交流整成直流在公共直流母線上再由逆變單元將直流逆變?yōu)榻涣麟娙ヲ?qū)動交流變頻電機(jī)，制動逆變單元將返回直流母排的能量通過制動電阻箱消耗掉，一體控制進(jìn)線單元、整流單元、逆變單元在工作中產(chǎn)生的熱量通過冷卻系統(tǒng)提供的冷卻液進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)散熱，S7-1500控制系統(tǒng)利用PROFINET網(wǎng)絡(luò)連接變頻控制模塊、司鉆操作臺、TP1500觸摸屏、冷卻系統(tǒng)和PROFINET總線型滾筒編碼器，統(tǒng)一由S7-1500控制系統(tǒng)內(nèi)部的程序進(jìn)行指令調(diào)配。
[0011]所述的制動逆變單元為三相制動逆變單元。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點如下:
[0013]本實用新型具有交流變頻驅(qū)動絞車的優(yōu)勢，增加了水冷散熱的特點，使的變頻尺寸大大的縮小，通過柜體及結(jié)構(gòu)件的防震動和軟連接達(dá)到了震動環(huán)境下使用的要求，結(jié)合智能自動化的控制系統(tǒng)最大化地提高修井作業(yè)的效率及安全性。
[0014]本實用新型具備絞車位置檢測、建立動態(tài)起下鉆數(shù)學(xué)模型，以最佳的實效控制起下鉆過程；
[0015]本實用新型控制系統(tǒng)及其組件安裝、拆卸和搬運等方便靈活。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]附圖標(biāo)記說明:I一變頻控制模塊，2—一體控制進(jìn)線單元，3—整流單元，4一逆變單元，5—制動逆變單元，6—制動電阻箱，7—冷卻系統(tǒng)，8—S7-1500控制系統(tǒng)，9一司鉆操作臺，1—TPl 500觸摸屏，11一PROFINET總線型滾筒編碼器。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本設(shè)計做詳細(xì)描述:
[0019]參見圖1:一種修井機(jī)專用戶外車載水冷變頻控制系統(tǒng)，包括水冷變頻部分、冷卻系統(tǒng)7、制動電阻箱6和綜合控制部分；
[0020]所述的水冷變頻部分包括一體控制進(jìn)線單元2、整流單元3、逆變單元4和三相制動逆變單元5;
[0021]所述的綜合控制部分包括變頻控制模塊1、S7 -15 O O控制系統(tǒng)8、司鉆操作臺9、TP1500觸摸屏10和PROFINET總線型滾筒編碼器11;
[0022]所述的S7-1500控制系統(tǒng)8分別與冷卻系統(tǒng)7、司鉆操作臺9、PR0FINET總線型滾筒編碼器11和變頻控制模塊I連接，司鉆操作臺9與TP1500觸摸屏1連接，冷卻系統(tǒng)7分別與一體控制進(jìn)線單元2、整流單元3、制動逆變單元5、逆變單元4連接，制動逆變單元5與制動電阻箱6連接，變頻控制模塊I設(shè)置于逆變單元4內(nèi)。
[0023]所述的變頻控制模塊1、一體控制進(jìn)線單元2接入交流電后由整流單元3將交流整成直流在公共直流母線上再由逆變單元4將直流逆變?yōu)榻涣麟娙ヲ?qū)動交流變頻電機(jī)，三相制動逆變單元5將返回直流母排的能量通過制動電阻箱6消耗掉，一體控制進(jìn)線單元2、整流單元3、逆變單元4在工作中產(chǎn)生的熱量通過冷卻系統(tǒng)7提供的冷卻液進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)散熱，S7-1500控制系統(tǒng)8利用PROFINET網(wǎng)絡(luò)連接變頻控制模塊1、司鉆操作臺9、TP1500觸摸屏10、冷卻系統(tǒng)7和PROFINET總線型滾筒編碼器11，統(tǒng)一由S7-1500控制系統(tǒng)8內(nèi)部的程序進(jìn)行指令調(diào)配。
[0024]本實用新型將從水冷變頻部分、冷卻部分、綜合控制的三位一體系統(tǒng)解決長期困擾用戶的修井機(jī)效率低、移運不方便、系統(tǒng)故障率較高的問題。
[0025]上述模塊均為均為現(xiàn)有模塊。
[0026]1、水冷變頻部分
[0027]變頻器用了水冷散熱方式，并按照修井機(jī)的特點將高度大大的降低，并且在制動方面采用了三相制動技術(shù)，這樣使得所有功率模塊可以互為備用。變頻器在器件的選型與安裝上按照車載防震動設(shè)計，填補了變頻該種使用模式的空白。
[0028]2、變頻器專用冷卻系統(tǒng)
[0029]變頻器專用冷卻系統(tǒng)，采用先進(jìn)的PLC自動控制，冷卻栗雙備份技術(shù)，進(jìn)水與出水雙過濾功能。并在設(shè)計中充分的考慮了高海拔，低溫度等環(huán)境要求，克服了戶外車載使用的技術(shù)難點。
[0030]3、專用控制系統(tǒng)
[0031]S7-1500PR0FINET網(wǎng)絡(luò)在修井機(jī)項目中的首次應(yīng)用，其先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)傳送率，高抗干擾性及穩(wěn)定性保障了該設(shè)備的先進(jìn)性。利用內(nèi)部嵌入的修井機(jī)專用PLC程序，CPU通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將變頻器，操作單元，觸摸屏等進(jìn)行統(tǒng)一連接和操作。大大的提高了修井機(jī)的效率和降低了故障率。
[0032]4、變頻控制模塊通過接收S7-1500控制系統(tǒng)發(fā)送的指令，逆變單元可實現(xiàn)無級變速，調(diào)速范圍寬；以極低的速度恒扭矩輸出，對井下鉆具的事故處理、側(cè)鉆、修井、小泥漿排量作業(yè)以及優(yōu)選參數(shù)鉆井作業(yè)十分有利。
[0033]5、逆變單元可使電機(jī)的短時增矩倍數(shù)達(dá)到1.5?2倍以上，大大提高了鉆機(jī)的提升能力和事故處理能力。
[0034]6、變頻電機(jī)由于具有恒功率、寬調(diào)速的特性，可大大精簡鉆機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
[0035]7、S7_1500控制系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)盤扭矩限制的功能，可防止鉆具或機(jī)件扭斷。
[0036]8、變頻控制模塊對電機(jī)具有安全保護(hù)功能。
[0037]9、逆變單元負(fù)載功率因數(shù)高，具有軟啟動性能，降低供電電源的容量。
[0038]10、變頻控制模塊通過接收S7-1500控制系統(tǒng)發(fā)送的指令，逆變單元在負(fù)載情況下，可實現(xiàn)平穩(wěn)啟動、制動和調(diào)速;在起、下鉆時，通過對電網(wǎng)能量的反饋，減少制動裝置損耗，節(jié)約能源。
[0039]11、容易實現(xiàn)鉆機(jī)的自動化、智能化和對外界變化的自適應(yīng)控制。
[0040]由于變頻調(diào)速技術(shù)可使修井機(jī)獲得更好的鉆井性能和寬廣的調(diào)速使用范圍，水冷變頻控制系統(tǒng)用于修井作業(yè)，并且整個傳動系統(tǒng)也被極大地簡化。
【主權(quán)項】
1.一種修井機(jī)專用戶外車載水冷變頻控制系統(tǒng)，其特征在于:包括水冷變頻部分、冷卻系統(tǒng)(7)、制動電阻箱(6)和綜合控制部分， 所述的水冷變頻部分包括一體控制進(jìn)線單元(2)、整流單元(3)、逆變單元(4)和制動逆變單元(5); 所述的綜合控制部分包括變頻控制模塊(I)、S7-1500控制系統(tǒng)(8 )、司鉆操作臺(9)、TP1500觸摸屏(10)和PROFINET總線型滾筒編碼器(11); 所述的變頻控制模塊(I)、一體控制進(jìn)線單元(2)接入交流電后由整流單元(3)將交流整成直流在公共直流母線上再由逆變單元(4)將直流逆變?yōu)榻涣麟娙ヲ?qū)動交流變頻電機(jī)，制動逆變單元(5)將返回直流母排的能量通過制動電阻箱(6)消耗掉，一體控制進(jìn)線單元(2 )、整流單元(3 )、逆變單元(4)在工作中產(chǎn)生的熱量通過冷卻系統(tǒng)(7 )提供的冷卻液進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)散熱，S7-1500控制系統(tǒng)(8)利用PROFINET網(wǎng)絡(luò)連接變頻控制模塊(I)、司鉆操作臺(9)、TP1500觸摸屏(10)、冷卻系統(tǒng)(7)和PROFINET總線型滾筒編碼器(11)，統(tǒng)一由S7-1500控制系統(tǒng)(8)內(nèi)部的程序進(jìn)行指令調(diào)配。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修井機(jī)專用戶外車載水冷變頻控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的制動逆變單元(5)為三相制動逆變單元。
【文檔編號】H05K7/20GK205584060SQ201620208949
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】程波, 馮旭驊, 李飛, 賀國波, 鄭明建
【申請人】西安寶美電氣工業(yè)有限公司