多电机同步控制的电控装置的制作方法

本发明涉及石油钻井电控设备技术领域，特别是涉及一种多电机同步控制的电控装置。

背景技术：

石油钻井队通常野外施工，施工时需要配置供电设备驱动钻井机工作。钻井效率越高，其投入成本就越少，在最少成本内完成一口井的钻探不仅是每个油气开发商追求的目标，同时也是每个钻机厂家共同追求的目标。在这个目标下设计研发的快移运钻机就是针对高效率而诞生的，同时最大限度地控制钻井风险，降低钻井时的事故发生率。现有运钻机的供电设分散，需要工作人员进行逐一搬运，这样就增加了在转运过程中的时间消耗，降低石油钻井的工作效率。而且，运钻机中的每个电机分别独立工作，不能保证工作的同步进行，影响钻井效率以及增大钻井风险。

技术实现要素：

本发明一种多电机同步控制的电控装置，包括电控箱体、触控装置、云平台，所述电控箱体与所述触控装置有线连接，且所述电控箱体与所述云平台有线连接；

所述电控箱体采用以下两种控制方式：

(1)远程控制：所述电控箱体接收来自云平台的配置参数，其中，所述配置参数包括：所述电控箱体内各器件的运行参数、电机数量、电机软启停的时间，由本地根据接收到的配置参数对相应器件进行配置完成；

(2)本机控制：所述电控箱体在根据配置参数对器件进行初始配置完成后，启动工作，在工作过程中，接收到用户通过所述触控装置发送的触控信号，并对所述触控信号进行解析以获取该触控信号对应的配置及控制信息、目标控制器件，由所述触控装置根据上述配置及控制信息对所述目标控制器件完成对应的配置及控制动作；

所述电控箱体内设有进线柜、计量柜、出线柜、开关柜、高压室、第一低压室、第二低压室和变压器室，所述进线柜的进线端与高压供电电源连接，所述进线柜的出线端经高压室与变压器室的高压端连接，所述变压器室的低压端并联连接有第一低压室、第二低压室，所述第一低压室依次经出线柜、变频器、电瓶器为交流电机提供低压供电电源，所述第二低压室依次经出线柜、无功补偿装置、开关柜为钻井辅助设备、用户自用设备以及钻井400v配电系统提供低压供电电源；

所述计量柜用于计量所述进线柜的电能。

优选的是，所述变频器包括依次连接的隔离开关、断路器、桥式整流模块、机侧逆变模块，所述机侧逆变模块的输出端与电瓶器的输入端连接；

所述隔离开关用于对接入的第一低压进行隔离干扰，所述断路器用于对接入的电压进行检测以对后续电路起到保护作用，所述桥式整流模块对输入的交流形式的第一电压进行整流，以得到初始直流驱动电压，通过rc网络进行信号过滤，将过滤后的输出电压作为驱动信号发送至所述机侧逆变模块，所述机侧逆变模块根据接收到的驱动信号对一个交流电机进行一对一控制，当有两个或两个以上的交流电机需要并机运行时，则设置其中一个变频器为主变频器，其它变频器为从变频器，进行主从同步控制，当所述驱动信号为正向驱动电流时，所述机侧逆变模块驱动所述电机正向转动；当所述驱动信号为反向驱动电流时，所述机侧逆变模块驱动所述电机反向转动。

在上述任一方案优选的是，所述变频器还包括与所述机侧逆变模块输入端连接的过流过压电路、欠压保护电路，与所述机侧逆变模块输出端连接的过载保护电路，与所述交流电机连接的电机短路检测电路。

在上述任一方案优选的是，所述触控装置包括：控制器和触摸屏，其中，控制器内置与电控箱体内部，且与所述触摸屏连接，用于根据来自所述触摸屏的触控信号实现以下功能：

(1)集控/分控的模式选择；

(2)交流电机速度控制；

(4)变频器运行、故障及交流电机检修、风压指示、各高低压开关运行状态的显示。

在上述任一方案优选的是，所述高压室、第一低压室、第二低压室与变压器室之间分别通过隔板隔开，且所述高压室、第一低压室、第二低压室与变压器室之间设有隔室，每个所述隔室内设有照明灯、应急照明灯和烟雾报警器。

在上述任一方案优选的是，所述进线柜、计量柜、开关柜分别通过安装卡座与所述电控箱体固定。

在上述任一方案优选的是，所述电控箱体的顶部设有吊装环，通过起吊车连接吊装环实现对电控箱体的转运。

在上述任一方案优选的是，所述高压室、第一低压室与第二低压室内分别设有散热风机。

在上述任一方案优选的是，所述电控箱体为双层金属结构，所述双层金属结构的夹层内设有夹岩棉。

在上述任一方案优选的是，所述云平台通过gprs模块有线或无线传送至监控站或手持终端进行状态监控，并通过电控装置进行调控。

与现有技术相比，本发明所具有的优点和有益效果为：

(1)电控箱体通过采用远程控制与本机控制两种控制方式，实现对电控箱体内各器件的自动化控制，同时能够实现对多个交流电机的主从同步控制，能够保证多个交流电机同步工作，增强驱动负载的能力，提高石油钻机的作业效率。

(2)无功补偿装置在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。

(3)通过将进线柜、计量柜、出线柜、开关柜、高压室、第一低压室、第二低压室以及变压器室集装到电控箱体内，并通过吊车吊装电控箱体，能够实现不同井场的快速转移，减少设备在转运过程所耗费的时间，提高工作效率。

(4)变频器能够在多种工况下进行电机传动，能实现对交流电机的软启动、变频调速、提高运转精度、改变功率等，在不同工况下获得最佳运行性能，并具有过流、过压、过载保护、欠压、电机短路检测功能，保证交流电机的正常运行。

(5)云平台通过gprs模块无线传送至监控站或手持终端进行状态监控，从而使操作人员远离钻井现场危险区域及脏、乱、吵闹的执行设备区域，并通过电控装置进行调控，智能化程度高，方便使用。

下面结合附图对本发明的多电机同步控制的电控装置作进一步说明。

附图说明

图1为本发明多电机同步控制的电控装置的结构示意图；

图2为本发明多电机同步控制的电控装置中变频器的电路原理图；

其中：1、电控箱体；2、进线柜；3、计量柜；4、变压器室；5、第一低压室；6、第二低压室；7、变频器；8、隔离开关；9、断路器；10、桥式整流模块；11、机侧逆变模块；12、交流电机。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种多电机同步控制的电控装置，包括电控箱体1、触控装置、云平台，电控箱体1与触控装置有线连接，且电控箱体1与云平台有线连接。

电控箱体1采用以下两种控制方式：

(1)远程控制：电控箱体1接收来自云平台的配置参数，其中，配置参数包括：电控箱体1内各器件的运行参数、电机数量、电机软启停的时间，由本地根据接收到的配置参数对相应器件进行配置完成；

(2)本机控制：电控箱体1在根据配置参数对器件进行初始配置完成后，启动工作，在工作过程中，接收到用户通过所述触控装置发送的触控信号，并对触控信号进行解析以获取该触控信号对应的配置及控制信息、目标控制器件，由触控装置根据上述配置及控制信息对目标控制器件完成对应的配置及控制动作。

电控箱体1通过采用远程控制与本机控制两种控制方式，实现对电控箱体1内各器件的自动化控制，同时能够实现对多个交流电机12的同步控制，能够保证多个交流电机12同步工作，增强驱动负载的能力，提高石油钻机的作业效率。

电控箱体1内设有进线柜2、计量柜3、出线柜、开关柜、高压室、第一低压室5、第二低压室6和变压器室4，进线柜2的进线端与高压供电电源连接，进线柜2的出线端经高压室与变压器室4的高压端连接，变压器室4的低压端并联连接有第一低压室5、第二低压室6，第一低压室5依次经出线柜、变频器7、电瓶器为交流电机12提供低压供电电源，第二低压室6依次经出线柜、无功补偿装置、开关柜为钻井辅助设备、用户自用设备以及钻井400v配电系统提供低压供电电源；计量柜3用于计量进线柜2的电能。电控箱体1的顶部设有吊装环，通过起吊车连接吊装环实现对电控箱体1的转运。

本实施例中，高压供电电源通过高压铠装三芯软电缆，将10kv电源从架空线路电线杆引至进线柜2，进线柜2的出线端通过630a真空断路器9送至高压室。第一低压室5为0.69kv电源，第二低压室6为0.4kv电源。出线柜200a以上用铜排连接，200a及以下全部用防爆插件连接，保证现场的快速拆卸。

无功补偿装置在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。

通过将进线柜2、计量柜3、出线柜、开关柜、高压室、第一低压室5、第二低压室6以及变压器室4集装到电控箱体1内，并通过吊车吊装电控箱体1，能够实现不同井场的快速转移，减少设备在转运过程所耗费的时间，提高工作效率。

如图2所示，变频器7包括依次连接的隔离开关8、断路器9、桥式整流模块10、机侧逆变模块11，机侧逆变模块11的输出端与电瓶器的输入端连接，电瓶器的输出端与交流电机12连接，为交流电机12供电，控制交流电机12正反转。

本实施例中，机侧逆变模块11采用型号为ecn3021的单片三相桥式变频驱动集成电路。

隔离开关8用于对接入的第一低压进行隔离干扰，断路器9用于对接入的电压进行检测以对后续电路起到保护作用，桥式整流模块10对输入的交流形式的第一电压进行整流，以得到初始直流驱动电压，通过rc网络进行信号过滤，将过滤后的输出电压作为驱动信号发送至机侧逆变模块11，机侧逆变模块11根据接收到的驱动信号对一个交流电机12进行控制，当有两个或两个以上的交流电机12需要并机运行时，则设置其中一个变频器7为主变频器7，其它变频器7为从变频器7，进行主从同步控制，当驱动信号为正向驱动电流时，机侧逆变模块11驱动电机正向转动；当驱动信号为反向驱动电流时，机侧逆变模块11驱动电机反向转动。

每个交流电机12对应的变频器7内设有通讯模块，主变频器7的选择通过云平台进行任意设定，云平台将选定的主变频器7以及该主变频器7的运行参数信息发送至电控箱体1，通过电控箱体1进行启动工作，作为主变频器7中的通讯模块再分别将设定的运行参数信息发送至其余从变频器7的通讯模块，形成主从同步控制，以实现主从变频器7的工作模式一致。

变频器7还包括与机侧逆变模块11输入端连接的过流过压电路、欠压保护电路，与机侧逆变模块11输出端连接的过载保护电路，与交流电机12连接的电机短路检测电路。

变频器7能够在多种工况下进行电机传动，能实现对交流电机12的软启动、变频调速、提高运转精度、改变功率等，在不同工况下获得最佳运行性能，并具有过流、过压、过载保护、欠压、电机短路检测功能，保证交流电机12的正常运行。

触控装置包括：控制器和触摸屏，其中，控制器内置与电控箱体1内部，且与触摸屏连接，用于根据来自触摸屏的触控信号实现以下功能：

(1)集控/分控的模式选择，其中，集控/分控模式的选择根据负载的大小确定，当所驱动的负载较大时，采用集控模式，集控模式必须采用主/从控制模式，即选定其中一个变频机为主机，其他变频机为丛机，进行主从同步控制，当所驱动的负载较小时，采用分控模式，即选定其中以变频机进行工作，其余变频机处于休眠状态。

(2)交流电机12速度控制。

(4)变频器7运行、故障及交流电机12检修、风压指示、各高低压开关运行状态的显示。

进线柜2、计量柜3、开关柜分别通过安装卡座与电控箱体1固定。高压室、第一低压室5、第二低压室6与变压器室4之间分别通过隔板隔开。保证电控箱体1内部结构安装稳定性，防止在转运过程中产生晃动。

高压室、第一低压室5、第二低压室6与变压器室4之间设有隔室，每个隔室内设有照明灯、应急照明灯和烟雾报警器。

高压室、第一低压室5与第二低压室6内分别设有散热风机，满足室内各器件额定工况时的散热。

电控箱体1为双层金属结构，其中，外侧金属板厚度采用不小与2mm的冷轧钢板制作，双层金属结构的夹层内设有夹岩棉。电控箱体1内的各框架均有良好的接地，有接地端子，并标明接地符号。电控箱体1内各柜体采用喷塑工艺。电控箱体1表面采用防晒、防锈工艺处理。

所述云平台通过gprs模块有线或无线传送至监控站或手持终端进行状态监控，从而使操作人员远离钻井现场危险区域及脏、乱、吵闹的执行设备区域，并通过电控装置进行调控，智能化程度高，方便使用。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。