一种绞车电机用功率实时测试系统的制作方法

本实用新型属于电子测试仪器技术领域，特别是涉及一种绞车电机用功率实时测试系统。

背景技术：

石油钻机是石油行业钻井勘探的重要设备，而钻机绞车是整台石油钻机的核心部件之一，钻机绞车的绞车电机的功率一般呈脉冲式进行快速变化，这就会造成柴油发电机组燃油效率低下、增加维修成本以及不能回收利用等问题。

为满足石油钻机快速提升/下降的工况需求，通过增加储能设备进行节能减排不失为一种较好的选择，但是通过增加储能装置进行合理的充放电控制的前提，就必须对绞车功率进行精确地测量和计算。因此急需一种测试系统对绞车电机的功率进行测定。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种绞车电机用功率实时测试系统，用于实时测定绞车电机的功率。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是，一种绞车电机用功率实时测试系统，包括与绞车电机相连的电流信号采集单元和电压信号采集单元，所述电流信号采集单元用于检测绞车电机的电流信号，所述电压信号采集单元用于检测绞车电机的电压信号，所述电流信号采集单元和电压信号采集单元的信号输出端与控制系统的信号输入端连接。

本实用新型的技术方案，还具有以下特点：

所述电流信号采集单元为霍尔元件，所述霍尔元件的输入电压为24V的直流电压。

所述电压信号采集单元包括电压反馈板和隔离器，绞车电机接入所述电压反馈板的750VDC端接入绞车电机，隔离器的信号输入端接入电压反馈板的10VDC端。

所述控制系统为PLC系统，所述PLC系统的CPU处理器的型号为1513-1PN。

所述PLC系统外接有显示器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的绞车电机用功率实时测试系统，先通过电流信号采集单元实时采集绞车电机的电流信号，同时通过电压信号采集单元实时采集绞车电机的电压信号，之后将采集到的电流信号和电压信号被输送到控制系统后，最终经过信号处理计算可快速得出绞车电机的实时功率，实现对绞车功率进行实时的精确测量和计算。

附图说明

图1是本实用新型的一种绞车电机用功率实时测试系统的工作原理图。

图2是图1中电流信号采集单元的电路原理结构示意图；

图3是图1中电压信号采集单元的电路原理结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步地详细说明。

如图1所示，本实用新型的一种绞车电机用功率实时测试系统，包括与绞车电机相连的电流信号采集单元和电压信号采集单元，所述电流信号采集单元用于检测绞车电机的电流信号，所述电压信号采集单元用于检测绞车电机的电压信号，所述电流信号采集单元和电压信号采集单元的信号输出端与控制系统的信号输入端连接。

在钻井工况中，绞车负载变化比较大，且最大电流可达1200A，直接采集电流信号一方面操作较为困难，另一方面还存在较大的安全隐患。因此通过电流信号采集单元将绞车电机输出的交流大电流信号转换成直流小电流信号，就可避免存在的这些问题。类似地，绞车电机的电压一般高达750VDC，可通过电压采集单元得到10VDC的低压信号输出。

结合图2，电流信号采集单元为霍尔元件，所述霍尔元件的输入电压为24V的直流电压。

霍尔元件为户外型霍尔元件，为特制全密封型，型号为JK1200D27，具有高精度、抗干扰能力强的特点，另外控制系统可通过其电源模块将220VAC交流电源转换为24VDC直流电源，为霍尔元件提供24VDC直流输入电源，经过霍尔元件外围的电子电路转换可将1200A的大电流信号转换为4mA-20mA电流信号，4mA-20mA电流信号送给控制系统进行相应的信号处理。

结合图3，电压信号采集单元包括电压反馈板和隔离器，绞车电机接入所述电压反馈板的750DC输入端(图上02+、15-)接入绞车电机，隔离器的信号输入端接入电压反馈板的10DC输出端(图上08+、09-)。

如图3所示，电压反馈板的各电阻之间采用串并联方式连接，但是所有的电阻选型必须选择功率电阻，电阻的数量共40个、其阻值、功率在选择上都必须考虑散热、安全、美观、实用性，且必须满足钻井绞车功率曲线特性要求。

隔离器所起到的作用是运放、抗干扰处理。由于经过电压反馈板变换来的电压信号有谐波干扰，无法直接输入PLC系统，因此通过隔离器将采集的电压信号经过其内的半导体器件调制变换为大电流信号，大电流信号经过一次互感器转为较小电流，再将较小电流变送为安全、无谐波干扰的模拟量信号输入PLC系统。

电压反馈板可将750VDC高压转换为10VDC低压信号，隔离器则通过电压/电流信号转换、隔离处理，将10VDC电压信号转换为4-20mA微电流信号，最后将隔离后的安全、无干扰电流信号送给控制系统进行处理。

如图1所示，控制系统优选为PLC系统，PLC系统的CPU处理器的型号为1513-1PN。

如图1所示，PLC系统外接有显示器，可通过显示器将实时计算出的绞车电机的功率信息显示出来。

因此，本实用新型的绞车电机用功率实时测试系统，通过电流信号采集单元实时采集绞车电机的电流信号，通过电压信号采集单元实时采集绞车电机的电压信号，采集到的电流信号和电压信号被输送到控制系统后，经过信号处理计算可快速得出绞车电机的实时功率，通过对绞车功率的状态进行计算判断，发出储能/释能指令，最终为提高柴油发电机组燃油效率、绞车势能的回收利用提供了可靠的理论依据。