专利名称：新型石油钻机电驱动绞车刹车系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型石油钻机电驱动绞车刹车系统。
背景技术：
目前，电驱动钻(修井)机的动力一般采用多台柴油机或汽轮机发电机组构成独立的小电网供电，在用的直流电驱动钻(修井)机绞车和交流变频电驱动钻(修井)机绞车的主刹车系统采用机械刹车，辅助刹车采用电磁涡流刹车或电机能耗制动方式。机械刹车装置分为带式刹车、液压盘式刹车或气动盘式刹车几种型式。液压盘刹装置均采用常开式和常闭式液动刹车钳组成钻机的机械刹车。常开式液动刹车钳具有软刹车特性，用于正常“钻进”，常闭式液动刹车钳只有硬刹车特性，用于紧急刹车和驻车。电机能耗制动方式是通过电动机、逆变器、制动单元、制动电阻等将位能转换为热能以实现对重力负载的制动及控制，热能通过风冷装置消耗在空气中。该刹车系统结构复杂、功能重复、增大绞车质量和尺寸、节能效果较差。
发明内容
本实用新型解决的技术问题设计一种新型石油钻机电驱动绞车刹车系统，采用机械刹车和电气刹车组合控制方式，由机械刹车装置和电机刹车能量控制系统构成，且刹车钳仅用常闭式气动或者常闭式液动刹车钳来实现钻机的机械刹车，不但结构简单、体积小、重量轻，而且工作效率高，安全性好，节约能源。
本实用新型是通过以下技术方案实现的新型石油钻机电驱动绞车刹车系统由机械刹车系统和电气刹车系统组成，机械刹车系统由常闭式液动或常闭式气动刹车钳(1)、换向阀(2)及比例减压阀(3)组成，常闭式液动或常闭式气动刹车钳(1)设置在绞车刹车盘上，供油或供气管路(4)连接比例减压阀(3)的进油口或进气口，比例减压阀(3)的回油口或回气口连接回油或回气管路(5)，比例减压阀(3)的出油口或出气口连接换向阀(2)的进油口或进气口，换向阀(2)的出油口或出气口连接常闭式液动或常闭式气动刹车钳(1)上的刹车钳缸(6)的进油口或进气口，换向阀(2)的回油口或回气口连接回油或回气管路(5)。常闭式气动或者常闭式液动刹车钳(1)数量的配置，以其单独刹车能完全满足所配钻机的刹车需要而确定。
电气刹车系统为电机能量控制制动方式，由电动机、逆变器、整流单元、制动单元、变流充电控制单元和蓄电池组组成，整流单元的输入端接三相交流电网，整流单元的输出端接直流母线的一端，直流母线的另一端接制动单元的输入端，制动单元的输出端接变流充电控制单元的输入端，变流充电控制单元的输出端接蓄电池组的输入端，电动机的输出端接逆变器的输入端，逆变器的输出端与直流母线相接。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点和效果1、本实用新型盘式液(气)刹车装置刹车钳仅为常闭式气动或者常闭式液动刹车钳，即不通控制液(气)时，刹车装置处于制动状态；通过液(气)压源和控制系统使刹车装置实现手动、自动驻车和送钻控制功能，结构简单、体积小、重量轻。
2、本实用新型液(气)回路的合理设置，既保证了刹车的可靠性、安全性，又实现了常闭式气动或者常闭式液动刹车钳具有软、硬两种刹车特性，刹车性能优异，可适应钻机各种工况的刹车使用。
3、本实用新型电气刹车系统为电机能量控制制动方式，充分利用数字控制和变流、蓄电池电源技术，将位能转换为电能以实现对重力负载的制动及控制，具备控制钻柱在0～100％速度范围平稳起放、悬停和自动送钻功能；不但转换的电能可再利用，而且简化了绞车结构和机械刹车机构，减小了绞车质量和尺寸，提高了工作效率和安全性，节约了能源。
4、本实用新型通过PLC数字控制系统和控制程序可自动实现石油钻(修井)机绞车的电动机、电控系统、机械装置安全保护和紧急制动，运行数据自动记录、存储和故障诊断、报警提示等功能。
图1为本实用新型机械刹车系统结构示意图，图2为本实用新型刹车能量控制系统方框图。
具体实施方式
结合附图1、2描述本实用新型的一种实施例。
一种新型石油钻机电驱动绞车刹车系统，由机械刹车系统和电气刹车系统组成，所述机械刹车系统由设置在绞车刹车盘上的常闭式液动刹车钳(1)、换向阀(2)及比例减压阀(3)组成，液压站供油管路(4)连接比例减压阀(3)的进油口，比例减压阀(3)的回油口连接液压站回油管路(5)，比例减压阀(3)的出油口连接换向阀(2)的进油口，换向阀(2)的出油口连接常闭式液动刹车钳(1)上的刹车钳缸(6)的进油口，换向阀(2)的回油口连接液压站回油管路(5)。常闭式液动刹车钳(1)数量的配置，以其单独刹车能完全满足所配钻机的刹车需要而确定。
电气刹车系统为电机能量控制制动方式，由电动机、逆变器、整流单元、制动单元、变流充电控制单元和蓄电池组组成，整流单元的输入端接三相交流电网，整流单元的输出端接直流母线的一端，直流母线的另一端接制动单元的输入端，制动单元的输出端接变流充电控制单元的输入端，变流充电控制单元的输出端接蓄电池组的输入端，电动机的输出端接逆变器的输入端，逆变器的输出端与直流母线相接。
机械刹车系统工作原理液压站供油先到自动送钻单元(7)，若启用自动送钻装置，则自动送钻单元(7)输出送钻所要的压力信号，该压力信号通过比例减压阀(3)、换向阀(2)到刹车钳缸(6)，并通过刹车钳(1)提供相应的刹车扭矩，从而实现自动送钻，在自动送钻过程中，若遇紧急情况，可直接操纵换向阀或比例减压阀均可实现紧急刹车。当不使用自动送钻单元时，液压站供油直接跨过自动送钻单元，操纵比例减压阀即可实现刹车力大小随意可精确调整的“软”刹车特性，刹车性能优异，可适应钻机各种工况的刹车使用。在任何情况下，只要操纵换向阀均可实现钻机的紧急刹车。
电气刹车系统工作原理系统接入三相交流电网(400V/600V/690V50HZ/60HZ)经整流单元变为相应电压等级的直流电，在直流母线上通过联结制动单元自动控制直流电压值，当电动机处于发电运行状态时，电能经逆变器使直流母线电压值升高至制动单元自动闭合，自动起动变流充电控制单元给蓄电池组充电。
为提高工作效率和安全性，本实用新型还配备PLC，在整流单元报警、气源压力欠压、游车高度处于上下限时均可通过程序自动控制断开绞车动力，并由机械刹车控制系统对机械刹车装置实施紧急制动，起到保护电气设备、机械设备和确保操作人员安全的作用。
为完善对钻井工程的过程监控，本实用新型还可联接IPC工业控制计算机，对钻井设备和控制系统的运行数据进行记录、存储、故障诊断和提示等管理。
权利要求1.一种新型石油钻机电驱动绞车刹车系统，由机械刹车系统和电气刹车系统组成，其特征是所述机械刹车系统由常闭式液动或常闭式气动刹车钳(1)、换向阀(2)及比例减压阀(3)组成，常闭式液动或常闭式气动刹车钳(1)设置在绞车刹车盘上，供油或供气管路(4)连接比例减压阀(3)的进油口或进气口，比例减压阀(3)的回油口或回气口连接回油或回气管路(5)，比例减压阀(3)的出油口或出气口连接换向阀(2)的进油口或进气口，换向阀(2)的出油口或出气口连接常闭式液动或常闭式气动刹车钳(1)上的刹车钳缸(6)的进油口或进气口，换向阀(2)的回油口或回气口连接回油或回气管路(5)。
2.根据权利要求1所述的新型石油钻机电驱动绞车刹车系统，其特征是电气刹车系统为电机能量控制制动方式，由电动机、逆变器、整流单元、制动单元、变流充电控制单元和蓄电池组组成，整流单元的输入端接三相交流电网，整流单元的输出端接直流母线的一端，直流母线的另一端接制动单元的输入端，制动单元的输出端接变流充电控制单元的输入端，变流充电控制单元的输出端接蓄电池组的输入端，电动机的输出端接逆变器的输入端，逆变器的输出端与直流母线相接。
专利摘要一种新型石油钻机电驱动绞车刹车系统，其机械刹车系统由常闭式气(液)动刹车钳(1)、换向阀(2)及比例减压阀(3)组成，常闭式气(液)动刹车钳(1)设置在绞车刹车盘上，供气(油)管路(4)连接比例减压阀(3)的进气(油)口，比例减压阀(3)的回气(油)口连接回气(油)管路(5)，比例减压阀(3)的出气(油)口连接换向阀(2)的进气(油)口，换向阀(2)的出气(油)口连接常闭式气(液)动刹车钳(1)上的刹车钳缸(6)的进气(油)口，换向阀(2)的回气(油)口连接回气(油)管路(5)。本实用新型刹车钳仅用常闭式气动或常闭式液动刹车钳来实现钻机的机械刹车，不但结构简单、体积小、重量轻，而且工作效率高，安全性好，节约能源。
文档编号B66D5/26GK2900458SQ200520105990
公开日2007年5月16日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者王进全, 郑明建, 杨海学 申请人:宝鸡石油机械有限责任公司