专利名称：机械钻机绞车制动能量回收及再利用装置的制作方法
技术领域：
本实用 新型涉及机械钻机绞车制动能量回收及再利用装置，属石油工程钻井装备技术领域。
现有技术石油钻机是油田勘探开发时用来钻井的机械，动力提升系统主要由柴油发动机、 减速器、离合器、钻井绞车、齿套式离合器、盘式刹车、电磁刹车、天车、游车组成，钻井过程主要包含提升钻柱、下放钻柱及钻进三项施工作业，钻柱由9米左右的钻具通过丝扣连接在一起组成。提升钻柱时，柴油发动机经过减速器和离合器驱动绞车，通过钢丝绳和天车提升游车从钻台面上提钻柱到二层台后，卸掉提出的钻具，然后下放游车到钻台面，挂接钻柱再上提，通过这种不断的往复运动，将钻柱从井底提升出来，在这期间，钻井柴油机通过绞车对钻柱做功，扣除系统损耗部分，其余转换成钻具的势能；下放钻柱时，游车在二层台挂接钻具后，绞车在盘式刹车和电磁刹车的控制下将游车下放到钻台面，卸掉钻柱后，钻井柴油机通过绞车对游车做功，将游车提升到二层台挂接钻具，通过不断的往复运动，将钻具下放到井底，这期间钻具势能减小，转换成动能释放出来。现有石机械钻机都是通过盘式刹车和电磁刹车将释放出来的动能变成热能消耗掉，不能回收能量，无法在频繁起下钻过程中对绞车的制动能量进行回收和再利用，造成能源浪费。ZL201020151102. 0公开了一种石油钻机能量回收利用装置，在基座上依次同轴安装有电机和转轴，转轴上同轴设置有惯性体，电机与转轴通过联轴器连接，转轴通过两个轴承支撑在基座上，在电机的非传动端安装编码器；电机与逆变器的交流端连接，逆变器与钻机电控系统的直流母线连接，逆变器还与控制单元通过用现场总线连通，能够实现能量的可靠存储和释放，使绞车能耗制动产生的能量大部分重新利用，能显著降低钻井过程总能耗，但该专利仅适用于电动钻机。
发明内容本实用新型提供一种能够回收绞车制动能量并进行再利用的机械钻机绞车制动能量回收及再利用装置。为了实现上述目的，本实用新型的机械钻机绞车制动能量回收及再利用装置是通过以下技术方案来实现的本实用新型的机械钻机绞车制动能量回收及再利用装置由钻井绞车、游车、钢丝绳、天车、柴油发动机、减速器、离合器、盘式刹车、齿套式离合器、电磁刹车组成，在电磁刹车上同轴安装有永磁电机，永磁电机与飞轮电池通过电缆连接，控制器与飞轮电池、永磁电机以及控制手柄通过电缆连接。本实用新型的有益效果是通过控制永磁电机工作在发电和电动两种运行状态， 在下钻过程中将绞车的制动能转换成电能，存储在飞轮电池中，在提升游车时，由飞轮电池为永磁电机供电，控制永磁电机工作在电动状态，与柴油发动机配合，驱动钻井绞车，带动游车上升，实现对钻井绞车制动能的回收和再利用，提高石油机械钻机的经济性，同时减少绞车负载对柴油发动机的冲击，改善柴油发动机的运行环境，延长柴油发动机的使用寿命。
图1为本实用新型的结构框图。图中1-钻井绞车，2-游车，3-钢丝绳，4-天车，5-柴油发动机，6-减速器，7-离合器，8-柴油发动机，9-齿套式离合器，10-电磁刹车，11-永磁电机，12-飞轮电池，13-控制器，14-控制手柄。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。由图1中，本实用新型由钻井绞车1、游车2、钢丝绳3、天车如和仙、柴油发动机 5、减速器6、离合器7、盘式刹车8A和Sb、齿套式离合器9、电磁刹车10组成，在电磁刹车10 上同轴安装有永磁电机11，永磁电机11与飞轮电池12通过电缆连接，控制器13与飞轮电池12、永磁电机11以及控制手柄14通过电缆连接。在钻机下钻作业中，对游车2的下放速度要进行控制，整个控制过程如下永磁电机11和电磁刹车10通过齿套式离合器9与钻井绞车1连接，游车2挂接着钻柱下放，带动钻井绞车1的滚筒旋转，滚筒轴通过齿套式离合器7带动电磁刹车10和永磁电机11的转子旋转，此时永磁电机11运行在发电状态，并给飞轮电池12充电，通过操作控制手柄14，控制飞轮电池12的充电功率，从而控制永磁电机11的发电输出功率，进而控制钻井绞车1滚筒轴的旋转阻力，达到控制游车2下放速度的目的，在控制游车2下放速度的过程中，将钻具的大部分势能通过能量装换，最终存储在飞轮电池12中；当要提升空游车2再挂接钻具下放时，控制永磁电机11运行在电动机状态，由飞轮电池12为永磁电机11提供电能，并通过控制手柄14调节永磁电机11的转速，驱动钻井绞车1提升空游车2，在存储于飞轮电池 12的能量不够时，由柴油发动机3辅助提供，在这一过程中实现了能量回收后的再利用，降低了下钻过程中柴油发动机的油耗。
权利要求1. 一种机械钻机绞车制动能量回收及再利用装置，由钻井绞车(1)、游车(2)、钢丝绳 (3)、天车(4a)和(4b)、柴油发动机(5)、减速器(6)、离合器(7)、盘式刹车(8A)和(8b)、齿套式离合器(9)、电磁刹车(10)组成，其特征是在电磁刹车(10)上同轴安装有永磁电机 (11)，永磁电机(11)与飞轮电池(12)通过电缆连接，控制器(13)与飞轮电池(12)、永磁电机(11)以及控制手柄(14)通过电缆连接。
专利摘要本实用新型涉及一种机械钻机绞车制动能量回收及再利用装置，属石油工程钻井装备技术领域，由钻井绞车、游车、钢丝绳、天车、柴油发动机、减速器、离合器、盘式刹车、齿套式离合器、电磁刹车组成，在电磁刹车上同轴安装有永磁电机，永磁电机与飞轮电池通过电缆连接，控制器与飞轮电池、永磁电机以及控制手柄通过电缆连接，本实用新型能够实现对钻井绞车制动能的回收和再利用，提高石油机械钻机的经济性，同时减少绞车负载对柴油发动机的冲击，改善柴油发动机的运行环境，延长柴油发动机的使用寿命。
文档编号B66D1/12GK202138972SQ20112017448
公开日2012年2月8日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者孙清德, 张超平, 毛学斌, 童明金 申请人:中国石油化工股份有限公司