一种修井机专用户外车载水冷变频控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于石油修井技术领域，具体涉及一种修井机专用户外车载水冷变频控制系统。其具有操作简便、控制精度与可靠性较高等优点，具备人工智能化网络平台。本实用新型的技术方案包括S7?1500控制系统，所述的S7?1500控制系统分别与冷却系统、司钻操作台、PROFINET总线型滚筒编码器和变频控制模块连接，司钻操作台与TP1500触摸屏连接，冷却系统分别与一体控制进线单元、整流单元、制动逆变单元、逆变单元连接，制动逆变单元与制动电阻箱连接，变频控制模块设置于逆变单元内。
【专利说明】
一种修井机专用户外车载水冷变频控制系统
技术领域
[0001]本实用新型属于石油修井技术领域，具体涉及一种修井机专用户外车载水冷变频控制系统。
【背景技术】
[0002]油田各型修井机目前普遍以柴油机为动力，柴油机工作效率仅为50%左右，不但能源浪费较为严重，作业成本高，而且还存在噪声污染等一系列环保问题，既影响一线工人的身体健康，又影响周边环境质量。在当前国家大力推行清洁生产，实施环境评价的大环境下，有必要对修井机动力系统进行创新，使油田企业工作施工环节更加节能环保，符合国家创建资源节约型与环境友好型社会的要求。
[0003]现有的修井机控制系统具有如下缺点:
[0004]1、冷却系统采用常规风冷散热系统散热慢；
[0005]2、常规设备只是通过机械传动来实现效率极低，故障率高。在实际作业中，无论是提升作业还是下放作业，都需要有被吊物的装卸时间。作业时间与人工时间之比大约是1:2，意味着柴油机将有66%左右的时间处于空载运行状态，工作效率极低，人工的大量投入和复杂的机械机构成为了故障率高的主要因素；
[0006]3、风冷变频器无法在恶劣环境使用；
[0007]4、占地面积大、重量大。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的是提供一种修井机专用户外车载水冷变频控制系统，其具有操作简便、控制精度与可靠性较高等优点，具备人工智能化网络平台。
[0009]为解决现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案是:一种修井机专用户外车载水冷变频控制系统，其特征在于:包括水冷变频部分、冷却系统、制动电阻箱和综合控制部分，所述的水冷变频部分包括一体控制进线单元、整流单元、逆变单元和制动逆变单元；
[0010]所述的综合控制部分包括变频控制模块、S7-1500控制系统、司钻操作台、TPl500触摸屏和PROFINET总线型滚筒编码器;所述的变频控制模块、一体控制进线单元接入交流电后由整流单元将交流整成直流在公共直流母线上再由逆变单元将直流逆变为交流电去驱动交流变频电机，制动逆变单元将返回直流母排的能量通过制动电阻箱消耗掉，一体控制进线单元、整流单元、逆变单元在工作中产生的热量通过冷却系统提供的冷却液进行内部循环散热，S7-1500控制系统利用PROFINET网络连接变频控制模块、司钻操作台、TP1500触摸屏、冷却系统和PROFINET总线型滚筒编码器，统一由S7-1500控制系统内部的程序进行指令调配。
[0011]所述的制动逆变单元为三相制动逆变单元。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的优点如下:
[0013]本实用新型具有交流变频驱动绞车的优势，增加了水冷散热的特点，使的变频尺寸大大的缩小，通过柜体及结构件的防震动和软连接达到了震动环境下使用的要求，结合智能自动化的控制系统最大化地提高修井作业的效率及安全性。
[0014]本实用新型具备绞车位置检测、建立动态起下钻数学模型，以最佳的实效控制起下钻过程；
[0015]本实用新型控制系统及其组件安装、拆卸和搬运等方便灵活。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构不意图；
[0017]附图标记说明:I一变频控制模块，2—一体控制进线单元，3—整流单元，4一逆变单元，5—制动逆变单元，6—制动电阻箱，7—冷却系统，8—S7-1500控制系统，9一司钻操作台，1—TPl 500触摸屏，11一PROFINET总线型滚筒编码器。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本设计做详细描述:
[0019]参见图1:一种修井机专用户外车载水冷变频控制系统，包括水冷变频部分、冷却系统7、制动电阻箱6和综合控制部分；
[0020]所述的水冷变频部分包括一体控制进线单元2、整流单元3、逆变单元4和三相制动逆变单元5;
[0021]所述的综合控制部分包括变频控制模块1、S7 -15 O O控制系统8、司钻操作台9、TP1500触摸屏10和PROFINET总线型滚筒编码器11;
[0022]所述的S7-1500控制系统8分别与冷却系统7、司钻操作台9、PR0FINET总线型滚筒编码器11和变频控制模块I连接，司钻操作台9与TP1500触摸屏1连接，冷却系统7分别与一体控制进线单元2、整流单元3、制动逆变单元5、逆变单元4连接，制动逆变单元5与制动电阻箱6连接，变频控制模块I设置于逆变单元4内。
[0023]所述的变频控制模块1、一体控制进线单元2接入交流电后由整流单元3将交流整成直流在公共直流母线上再由逆变单元4将直流逆变为交流电去驱动交流变频电机，三相制动逆变单元5将返回直流母排的能量通过制动电阻箱6消耗掉，一体控制进线单元2、整流单元3、逆变单元4在工作中产生的热量通过冷却系统7提供的冷却液进行内部循环散热，S7-1500控制系统8利用PROFINET网络连接变频控制模块1、司钻操作台9、TP1500触摸屏10、冷却系统7和PROFINET总线型滚筒编码器11，统一由S7-1500控制系统8内部的程序进行指令调配。
[0024]本实用新型将从水冷变频部分、冷却部分、综合控制的三位一体系统解决长期困扰用户的修井机效率低、移运不方便、系统故障率较高的问题。
[0025]上述模块均为均为现有模块。
[0026]1、水冷变频部分
[0027]变频器用了水冷散热方式，并按照修井机的特点将高度大大的降低，并且在制动方面采用了三相制动技术，这样使得所有功率模块可以互为备用。变频器在器件的选型与安装上按照车载防震动设计，填补了变频该种使用模式的空白。
[0028]2、变频器专用冷却系统
[0029]变频器专用冷却系统，采用先进的PLC自动控制，冷却栗双备份技术，进水与出水双过滤功能。并在设计中充分的考虑了高海拔，低温度等环境要求，克服了户外车载使用的技术难点。
[0030]3、专用控制系统
[0031]S7-1500PR0FINET网络在修井机项目中的首次应用，其先进的网络传送率，高抗干扰性及稳定性保障了该设备的先进性。利用内部嵌入的修井机专用PLC程序，CPU通过网络交换机将变频器，操作单元，触摸屏等进行统一连接和操作。大大的提高了修井机的效率和降低了故障率。
[0032]4、变频控制模块通过接收S7-1500控制系统发送的指令，逆变单元可实现无级变速，调速范围宽；以极低的速度恒扭矩输出，对井下钻具的事故处理、侧钻、修井、小泥浆排量作业以及优选参数钻井作业十分有利。
[0033]5、逆变单元可使电机的短时增矩倍数达到1.5?2倍以上，大大提高了钻机的提升能力和事故处理能力。
[0034]6、变频电机由于具有恒功率、宽调速的特性，可大大精简钻机的机械结构。
[0035]7、S7_1500控制系统具有转盘扭矩限制的功能，可防止钻具或机件扭断。
[0036]8、变频控制模块对电机具有安全保护功能。
[0037]9、逆变单元负载功率因数高，具有软启动性能，降低供电电源的容量。
[0038]10、变频控制模块通过接收S7-1500控制系统发送的指令，逆变单元在负载情况下，可实现平稳启动、制动和调速;在起、下钻时，通过对电网能量的反馈，减少制动装置损耗，节约能源。
[0039]11、容易实现钻机的自动化、智能化和对外界变化的自适应控制。
[0040]由于变频调速技术可使修井机获得更好的钻井性能和宽广的调速使用范围，水冷变频控制系统用于修井作业，并且整个传动系统也被极大地简化。
【主权项】
1.一种修井机专用户外车载水冷变频控制系统，其特征在于:包括水冷变频部分、冷却系统(7)、制动电阻箱(6)和综合控制部分， 所述的水冷变频部分包括一体控制进线单元(2)、整流单元(3)、逆变单元(4)和制动逆变单元(5); 所述的综合控制部分包括变频控制模块(I)、S7-1500控制系统(8 )、司钻操作台(9)、TP1500触摸屏(10)和PROFINET总线型滚筒编码器(11); 所述的变频控制模块(I)、一体控制进线单元(2)接入交流电后由整流单元(3)将交流整成直流在公共直流母线上再由逆变单元(4)将直流逆变为交流电去驱动交流变频电机，制动逆变单元(5)将返回直流母排的能量通过制动电阻箱(6)消耗掉，一体控制进线单元(2 )、整流单元(3 )、逆变单元(4)在工作中产生的热量通过冷却系统(7 )提供的冷却液进行内部循环散热，S7-1500控制系统(8)利用PROFINET网络连接变频控制模块(I)、司钻操作台(9)、TP1500触摸屏(10)、冷却系统(7)和PROFINET总线型滚筒编码器(11)，统一由S7-1500控制系统(8)内部的程序进行指令调配。2.根据权利要求1所述的一种修井机专用户外车载水冷变频控制系统，其特征在于:所述的制动逆变单元(5)为三相制动逆变单元。
【文档编号】H05K7/20GK205584060SQ201620208949
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】程波, 冯旭骅, 李飞, 贺国波, 郑明建
【申请人】西安宝美电气工业有限公司