专利名称：机械钻机负载调峰装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械钻机负载调峰装置，属石油工程钻井装备技术领域。
背景技术：
石油钻井用机械钻机通常配置3-4台柴油机，通过链条并车箱或联动机并车之后 驱动主要钻井机械，钻机在运行中，经常处于一种近似于周期性脉冲负载的工作状况，这种 负载反馈到柴油机上就产生脉冲载荷，在负载波峰状态下，会使柴油机过载，从而导致柴油 机寿命降低，并且造成使钻机传动系统速度不稳定，若柴油机响应时间过长，甚至会憋熄柴 油机组，为了适应这种脉冲载荷，目前采用增加并网柴油机的数量，增大动力容量的方式来 解决脉冲负载对并网柴油机组的冲击，在负载波谷状态下，并网柴油机组容量过剩，则会产 生“大马拉小车”的状况，没有能量储存设备和手段，柴油机组的利用效率低下，浪费了动力 资源。由于机械钻机在设计和应用中没有好的负载调峰方法和设备，无法对负载实现削 峰补谷，在实际应用中存在以下缺点一是机械钻机在动力选型方面受到了限制，不能选用 抗负载冲击能力较差的天然气发动机，而天然气发动机的经济性和环保性远优于柴油机； 二是在周期性脉冲负载运行过程中，需要投入运行大容量的动力来提供保障，造成了动力 利用率低下，能耗成本的增加；三是在动力机组空负载或轻负载时，没有储能措施，动力机 组的利用率低。
发明内容鉴于上述不足，本实用新型提供一种能够平抑突变负载对柴油机冲击的机械钻机 负载调峰装置。本实用新型是通过以下技术方案来实现的本实用新型由信号采集与处理器、控 制系统、飞轮电池储能器、调峰电机、链条并车箱/联动机、发动机组、泥浆泵、绞车组成，在 发动机组、泥浆泵和绞车上分别安装有发动机组运行状态传感器、泥浆泵运行状态传感器 和绞车运行状态传感器；信号采集与处理器通过电缆分别与发动机组运行状态传感器、泥 浆泵运行状态传感器、绞车运行状态传感器和控制器连接，控制器通过电缆与飞轮电池储 能器和调峰电机连接，调峰电机通过离合器与链条并车箱/联动机相联。本实用新型的有益效果是通过传感器对机械钻机的负载情况进行实时监测和分 析和控制，能够平抑机械钻机冲击负载对动力系统中发动机的冲击，在机械钻机周期性冲 击负载运行期间，相应减少动力系统中发动机的运行数量，提高发动机的利用效率，降低运 行成本；在石油机械钻机动力选型设计时，可提供更宽的选型范围，如可以将天然气发动机 作为石油机械钻机的动力配置，提高石油机械钻机的经济性和环保性。
图1为本实用新型结构框图。[0008]图中1-信号采集与处理器，2-控制系统，3-飞轮电池储能器，4-调峰电机，5-链 条并车箱/联动机，6-发动机组，7-泥浆泵，8-绞车，9-发动机组运行状态传感器，10-泥浆 泵运行状态传感器，11"绞车运行状态传感器。
具体实施方式
实施例1，如图1所示，本实用新型由信号采集与处理器1、控制系统2、飞轮电池储 能器3、调峰电机4、链条并车箱/联动机5、发动机组6、泥浆泵7、绞车8、发动机组运行状 态传感器9、泥浆泵运行状态传感器10、绞车运行状态传感器11组成，其中发动机组运行状 态传感器9安装在发动机组6上，泥浆泵运行状态传感器10安装在泥浆泵7上，绞车运行 状态传感器11安装在绞车8上，信号采集与处理器1通过电缆分别与发动机组运行状态传 感器9、泥浆泵运行状态传感器10、绞车运行状态传感器11和控制器2连接，控制器2通过 电缆与飞轮电池储能器3和调峰电机4连接，调峰电机4通过离合器与链条并车箱/联动 机5相联。在钻机运行过程中，信号采集与处理器1通过发动机组运行状态传感器9、泥浆泵 运行状态传感器10和绞车运行状态传感器11实时检测系统中的负载情况，当运行发动机 组6处于轻负载状态时，控制系统2控制调峰电机4运行在发电状态，通过发动机组6拖动 调峰电机4发电，为飞轮电池储能器3提供电能，由飞轮电池储能器3将电能转换成动能储 存在高速旋转的飞轮中；当检测到突加负载时，控制系统2将调峰电机4切换到电动机状 态，由飞轮电池储能器3提供电能，根据突加负载量来控制调峰电机4的扭矩输出，由调峰 电机4承担冲击负载，并按发动机组6最佳的加载曲线将负载转移到发动机组6，实现运行 中的发动机组6平稳加载。 本装置在 石油机械钻机中的一个典型应用为起下钻工况的应用，在不采用本装置 的情况下，一般需要两台车进行作业，采用本装置后，只需要一台车就能完成起下钻作业； 另一个典型应用为石油机械钻机动力发动机的选型，在不采用本装置的情况下，只能采用 柴油发动机或双燃料发动机，无法采用天然气发动机，采用本装置后，可以采用天然气发动 机，充分利用天然气发动机运行成本低，环保性好的优势。
权利要求一种机械钻机负载调峰装置，由信号采集与处理器(1)、控制系统(2)、飞轮电池储能器(3)、调峰电机(4)、链条并车箱/联动机(5)、发动机组(6)、泥浆泵(7)、绞车(8)、组成，其特征是在发动机组(6)、泥浆泵(7)和绞车(8)上分别安装有发动机组运行状态传感器(9)、泥浆泵运行状态传感器(10)和绞车运行状态传感器(11)；信号采集与处理器(1)通过电缆分别与发动机组运行状态传感器(9)、泥浆泵运行状态传感器(10)、绞车运行状态传感器(11)和控制器(2)连接，控制器(2)通过电缆与飞轮电池储能器(3)和调峰电机(4)连接，调峰电机(4)通过离合器与链条并车箱/联动机(5)相联。
专利摘要本实用新型涉及一种机械钻机负载调峰装置，属石油工程钻井装备技术领域，由信号采集与处理器、控制系统、飞轮电池储能器、调峰电机、链条并车箱/联动机、发动机组、泥浆泵、绞车组成，在发动机组、泥浆泵和绞车上分别安装有发动机组运行状态传感器、泥浆泵运行状态传感器和绞车运行状态传感器；信号采集与处理器通过电缆分别与发动机组运行状态传感器、泥浆泵运行状态传感器、绞车运行状态传感器和控制器连接，控制器通过电缆与飞轮电池储能器和调峰电机连接，调峰电机通过离合器与链条并车箱/联动机相联，能够平抑机械钻机冲击负载对动力系统中发动机的冲击，提高发动机的利用效率，降低运行成本；在石油机械钻机动力选型设计时，可以将天然气发动机作为石油机械钻机的动力配置，提高石油机械钻机的经济性和环保性。
文档编号E21B44/00GK201705323SQ20102019104
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者孙清德, 张超平 申请人:中国石油化工集团公司