一种数字化节能型井电钻修机电控装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到陆地油田钻修机领域，特别涉及到一种适用于节能型井电钻修机的电控装置。
【背景技术】
[0002]目前，各油田大力推进电驱修井作业的过程中，面临着一个现实的问题，在井场周围只有为抽油机提供动力的小型变压器，其功率范围在30kVA?120kVA不等，多为50kVA，所能提供的容量不足以维持XJ250电驱修井机正常作业的动力需求(即提升吨位较小或速度很慢)，因此，部分油田面对这种情况时还是需要采用柴油机动力来进行修井作业，不能实现节能减排降耗的目的。另外还存在一个问题，像大庆、胜利这种因油建市的油田来说，其油井几乎就在城市中间，柴油机的运行必然给周边居民带来空气和噪音的污染。
[0003]随着超级电容技术的发展，大容量储能、快充快放已变为现实，利用储能装置在修井机上卸扣及下管过程中储存能量，在管柱提升过程中再将其存储的能量释放出来弥补井场变压器容量不足的部分，使修井机利用井电进行正常修井作业。
[0004]按照常规钻机和修井机的做法，直接将制动能量通过制动电阻以热量的形式释放掉，造成了很大的浪费。
[0005]常规电驱动钻修机绞车大部分采用ABB或西门子变频器进行驱动，实现钻井绞车作业，设备配置成本较高;并且绞车动力特性取决于电机，具有一定的局限性;主电机自动送钻控制精度不高、电传系统效率低。与变频传动系统相比，伺服驱动器控制的电动机具有速度、位置、电流、电压等多项闭环，可以非常良好地控制电动机的输出特性:精确定位、调速范围宽、调速连续、低速扭矩倍增系数大且可控、加速度可控、柔性启动、对电网无污染、扭矩制动锁定、适应电压范围宽等优越特性。电机为普通三相异步电动机，可通过相关控制策略修正电机特性曲线，从而实现与绞车传动特性更加完美的匹配，降低设备投入成本，提升控制系统的性能。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种利用超级电容储能装置来弥补井场提供电能不足，用伺服驱动技术达到节能功效的井电钻修机电控装置。
[0007]为实现上述目的，本实用新型的技术方案为:
[0008]—种数字化节能型井电钻修机电控装置，包括整流器、双向DC/DC变流器、超级电容器组、伺服驱动器、制动单元、制动电阻、PLC控制系统、主控制器、远程操作站、远程信息系统，其特征在于:整流器与井场变压器相连，用于输出恒定的直流电；伺服驱动器与整流器相连，用于驱动绞车电机运行;超级电容器组通过储能装置接入开关、双向DC/DC变流器连接于整流器与伺服驱动器之间的直流母线上，双向DC/DC变流器用于控制超级电容器组的充、放电，进行双向稳压输出；制动电阻通过制动单元也连接于整流器与伺服驱动器之间的直流母线上;编码器连接绞车电机和伺服驱动器，构成速度、位置的闭环控制;PLC控制器用于连接整流器、双向DC/DC变流器、超级电容器组、伺服驱动器、φ恸单元、远程操作站、远程信息系统与远程发送器组成总线通讯网络。
[0009]本实用新型的积极效果为:
[0010]该电控装置中PLC控制器实时控制和监视逆变器模块、双向DC/DC变流器模块以及超级电容器组模块，在远程控制站上可以完成相应的控制，查询相关的参数和过程数据，同时也可以根据不同工况设置关键参数。适时的检测实际工况，通过控制双向DC/DC变流器模块的充、放电来实现超级电容器的充电与放电，即需要超级电容放电的时候，超级电容器组通过双向DC/DC变流器模块向直流母线放电，弥补电网电能的不足;在井场变压器能量过剩时，控制双向DC/DC变流器模块向直流母线充电，将过剩的能量储存起来;利用伺服控制器驱动的电动机具有非常良好的输出特性，可通过相关控制策略修正电机特性曲线，从而实现与绞车传动特性更加完美的匹配，降低设备投入成本，提升控制系统的性能，从而达到节能的效果。另外可通过数字化的远程监控技术将系统运行数据经发送器传输至设备管理方，供设备管理者监控钻修机作业过程。
【附图说明】
[0011 ]图1、一种数字化节能型井电钻修机电控装置拓扑图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图1进一步说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0013]参见图1，整流器4与井场变压器I相连，用于输出恒定的直流电；伺服驱动器9与整流器4相连，用于驱动绞车电机10运行;超级电容器组8通过储能装置接入开关6、双向DC/DC变流器7连接于整流器4与伺服驱动器9之间的直流母线5上，双向DC/DC变流器7用于控制超级电容器组8的充、放电，进行双向稳压输出；制动电阻13通过制动单元12也连接于整流器4与伺服驱动器9之间的直流母线5上;编码器11连接绞车电机10和伺服驱动器9，构成速度、位置的闭环控制;PLC控制器14用于连接整流器4、双向DC/DC变流器7、超级电容器组8、伺服驱动器9、制动单元12、远程操作站15、远程信息系统与发送器16与远程发送器17，组成总线通讯网络。
[0014]钻、修井作业时电能的流向如下:
[0015]绞车进行提升作业时，井场变压器I与超级电容器组8同时向绞车提供电能；
[0016]处理管柱的间歇期，井场变压器I除向辅助电机3供电外，剩余的容量给超级电容器组8充电；
[0017]当电机处于倒发电工况时，直流母线5电压会升高，若母线直流电压升高到制动单元开启的阈值时，制动电阻13投入，强制控制母线电压；
[0018]当电机处于倒发电工况时，直流母线5电压会升高，但是仍然在制动单元12开启的阈值以下时，能量通过双向DC/DC变流器7向超级电容器组8充电；
[0019]当超级电容器组8出现故障无法作业时，切除超级电容器组8储能系统，由井场变压器I通过伺服驱动器9向绞车电机供电，绞车电机降功率应急使用；
[0020]下放管柱时，井场变压器I的能量仅供辅助用电器工作，利用上一个周期回收的制动能量在下一个周期完成提升管柱作业。[0021 ] PLC控制器14与整流器4、双向DC/DC变流器7、超级电容器组8、伺服驱动器9、制动单元12、远程操作站15、远程信息系统16组成总线通讯网络，系统实时监控整流器4、双向DC/DC变流器7、超级电容器组8、伺服驱动器9、制动单元12、远程操作站15的实时数据和报警信息，并通过远程信息系统发送至设备管理方，供设备管理方监控和查询。
【主权项】
1.一种数字化节能型井电钻修机电控装置，包括整流器(4)、双向DC/DC变流器(7)、超级电容器组(8)、伺服驱动器(9)、制动单元(12)、制动电阻(13)、PLC控制系统、主控制器(14)、远程操作站(15)、远程信息系统(16)，其特征在于:整流器(4)与井场变压器(I)相连，用于输出恒定的直流电；伺服驱动器(9)与整流器(4)相连，用于驱动绞车电机(10)运行;超级电容器组(8)通过储能装置接入开关(6)、双向DC/DC变流器(7)连接于整流器(4)与伺服驱动器(9)之间的直流母线(5)上，双向DC/DC变流器(7)用于控制超级电容器组(8)的充、放电，进行双向稳压输出；制动电阻(13)通过制动单元(12)也连接于整流器(4)与伺服驱动器(9)之间的直流母线(5)上;编码器(11)连接绞车电机(10)和伺服驱动器(9)，构成速度、位置的闭环控制；PLC控制器(14)用于连接整流器(4)、双向DC/DC变流器(7)、超级电容器组(8)、伺服驱动器(9)、制动单元(12)、远程操作站(15)、远程信息系统(16)与远程发送器(17)组成总线通讯网络。
【专利摘要】一种数字化节能型井电钻修机电控装置，整流器与井场变压器相连；伺服驱动器与整流器相连；超级电容器组通过储能装置接入开关、双向DC/DC变流器连接于整流器与伺服驱动器之间的直流母线上，双向DC/DC变流器用于控制超级电容器组的充、放电，进行双向稳压输出；制动电阻通过制动单元也连接于整流器与伺服驱动器之间的直流母线上；编码器连接绞车电机和伺服驱动器，构成速度、位置的闭环控制；PLC控制器用于连接整流器、双向DC/DC变流器、超级电容器组、伺服驱动器、制动单元、远程操作站、远程信息系统与远程发送器组成总线通讯网络。本实用新型利用超级电容储能装置来弥补井场提供电能不足，用伺服驱动技术达到节能功效。
【IPC分类】E21B44/00
【公开号】CN205277397
【申请号】CN201521056116
【发明人】黄勇, 陈健, 许贞文
【申请人】中石化石油工程机械有限公司第四机械厂
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月17日