车载复合动力电动修井机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油工程机械领域，主要是涉及在油田或气田修井机作业使用的车载复合动力电动修井机。
【背景技术】
[0002]修井机是油田或气田对油井进行维修作业的专业化机械设备，其工作原理一般是靠修井机自身的动力或者液压马达与卷筒变速箱连接，驱动卷筒旋转，实现修井机的升降作业。用于完成油管、抽油杆、抽油栗、采油工具和井下工具等的起升与下放工作。传统的修井机都是采用柴油机作为动力，行驶和作业共用一套动力系统。目前的车载电动修井机，仍存在现场适应能力差、对井场电源功率配置要求较高等不足。电动修井机工作时，因卷筒功率在零到最大值之间波动，所以给电网造成了电压波动及闪变等电能污染。老井场没有考虑抽油机以外的大功率用电需求，所配变压器容余不足，有的井场甚至就没有电源可供，给电动修井机的大规模推广使用带来困难。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。而修井机提升和下放作业时间与人工装卸时间之比大约是1:2，这意味着柴油机将有66%左右时间处于空载运行状态，极大地降低了柴油机功率的利用率。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种车载复合动力电动修井机，该修井机利用油气田现场电网的电力、底车发动机驱动发电机产生的电力及蓄电装置的电力，组成复合动力电，通过变频与程控的双动力单元平行并列输入与切换技术，实现与网电的并网或分离，驱动变频电动机工作。
[0004]本实用新型是通过以下措施实现的，主要由汽车底盘、动力系统、卷筒变速箱总成、控制系统和液压升降井架组成；汽车底盘包括发动机、行走部分和汽车驾驶室；动力系统、卷筒变速箱总成、控制系统和液压井架均安装在汽车底盘上，其特征是:汽车发动机通过后取力装置与发电机连接，发电机通过电缆与电源控制柜连接；网电通过电缆与电源控制柜连接；电源控制柜的输出端通过变频器与变速箱的电动机连接；变速箱由电动机或液压马达驱动，变速箱的输出轴与卷筒连接，卷筒通过钢丝绳与井架上的吊钩连接，卷筒旋转实现卷筒上钢丝绳的收放及修井机吊钩的升降作业。
[0005]电源控制柜有两个输出端，为了将修井机空载运行时剩余的电力用于电力不足时的补充，电源控制柜的另一个输出端与蓄电装置连接，蓄电装置的输出端通过变频器与变速箱的电动机连接。
[0006]所述变速箱是动力换挡变速箱，动力换挡装置的离合器设置在变速箱的传动轴上，是由液压系统控制的碟簧分离，液压压紧的摩擦离合器；有一个输入轴的变速箱由电动机驱动，有两个输入轴的变速箱由电动机或液压马达驱动。当需要高速小提升力时直接用电动机驱动变速箱，当需要低速大提升力时用液压马达工作驱动变速箱。为了保证修井机作业性能的稳定，所述电动机是变频电动机。
[0007]在卷筒上设置有制动器总成，制动器是液压钳式制动器，安全钳是由弹簧夹紧的液压分离制动器，工作钳是由弹簧分离液压夹紧的液压制动器。卷筒上设置有防碰撞感应装置，该装置能将滚筒的旋转信号通过电脑转换成钢丝绳及起降吊钩的位移信号，由此限定吊钩最高起升位置，防止起升过高发生碰撞。动力换挡装置、液压马达和制动器总成均通过液压管路与液压站连接。
[0008]在变频器控制柜上设置有双动力单元平行并列输入与切换装置，使变频电动机的动力电源在网电单独供电与网电和蓄电装置复合供电之间进行切换，或者在发电机单独供电与发电机和蓄电装置复合供电之间进行切换。
[0009]控制系统有电源控制柜、蓄电装置控制柜、变频器控制柜以及发动机、卷筒和液压站的控制部分均与程控柜连接，由作业操控室统一控制进行修井作业。
[0010]本实用新型的液压站是由液压油箱、电机、高压油栗、液压阀、感应器和管线等集成的液压站模块；卷筒变速箱总成是由变频电机、液压马达、变速箱、滚筒、制动器等集成的卷筒变速箱模块；以及各个控制柜模块是为了安装、调试、检测和维修的方便而单独模块化设计的。每个模块都可以自由拆卸和组合，这样每个模块都可以在安装前检测与调试，大大降低了整车安装调试难度，也为使用中的故障检测与维修提供了方便。
[0011]修井机在进行提升和下放油管作业时，将有66%的时间要用于油管的拆卸和安装，这时的发动机或电动机处于空载运行的状态。蓄电装置可将这部分空载运行所剩余的电能储存起来，用于修井机提升或下放作业或井场电力不足的补充。在正常情况下，利用井场电网的电力驱动修井机作业。当控制系统检测出井场出现电源功率不足时，可自动或人工启动蓄电装置作为辅助电源来完成修井作业。当遇到井场停电或到没有电源的井场进行修井作业时，启动底车发动机，通过后取力装置驱动发电机发电作为电源来完成修井作业。这样既缩短了发动机到滚筒的传动链，又可以通过调整发动机转速使发动机与发电机在最佳节能状态下怠速稳定运转，既大大降低了发动机的能源消耗也起到了节能减排的功效。
[0012]本实用新型的有益效果是，车载复合动力电动修井机，是利用电能作为动力源，其电能分别来至电网电力、蓄电装置电力或底车发动机驱动的发电机所提供的电力。用电能作为修井机的动力源，极大地缩短了动力传动链、提高了能源利用率、降低了装机总功率及设备故障率、提高了设备出勤率、降低了噪声及环境污染、真正做到了节能环保。可广泛应用于各种油气田现场的修井作业。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型的结构框图。图中1是汽车底盘、2是发动机后取力装置、3是发电机、4是井架前支架、5是电源控制柜、6是蓄电装置及控制柜、7是程控柜、8是变频器及变频控制柜、9是液压站、10是卷筒变速箱总成、11是液压井架、12是作业操控室、13是汽车驾驶室。
【具体实施方式】
[0014]以下结合【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】，主要由汽车底盘1、动力系统、卷筒变速箱总成10、控制系统和液压升降井架11组成；汽车底盘1包括发动机、行走部分和汽车驾驶室13 ;动力系统、卷筒变速箱总成、控制系统和液压井架均安装在汽车底盘上。汽车发动机通过后取力装置2与发电机3连接，发电机3通过电缆与电源控制柜5连接；网电通过电缆与电源控制柜5连接；电源控制柜的输出端通过变频器与变速箱的电动机连接；变速箱由电动机或液压马达驱动，变速箱的输出轴与卷筒连接，卷筒通过钢丝绳与井架11上的吊钩连接，卷筒旋转实现卷筒上钢丝绳的收放及修井机吊钩的升降作业。电源控制柜5有两个输出端，为了将修井机空载运行时剩余的电力用于电力不足时的补充，电源控制柜5的另一个输出端与蓄电装置连接，蓄电装置的输出端通过变频器与变速箱的电动机连接。
[0015]卷筒变速箱总成10的变速箱是动力换挡变速箱，动力换挡装置的离合器设置在变速箱的传动轴上，是由液压系统控制的碟簧分离，液压压紧的摩擦离合器；有一个输入轴的变速箱由变频电动机驱动，有两个输入轴的变速箱由变频电动机或液压马达驱动。在卷筒上设置有制动器总成，制动器是液压钳式制动器，安全钳是由弹簧夹紧的液压分离制动器，工作钳是由弹簧分离液压夹紧的液压制动器。卷筒上设置有防碰撞感应装置。动力换挡装置、液压马达和制动器总成均通过液压管路与液压站9连接。
[0016]在变频器控制柜8上设置有双动力单元平行并列输入与切换装置，使变频电动机的动力电源在网电单独供电与网电和蓄电装置复合供电之间进行切换，或者在发电机单独供电与发电机和蓄电装置复合供电之间进行切换。控制系统有电源控制柜、蓄电装置控制柜、变频器控制柜以及发动机、卷筒和液压站的控制部分均与程控柜连接，由作业操控室统一控制进行修井作业。
【主权项】
1.一种车载复合动力电动修井机，主要由汽车底盘(1)、动力系统、卷筒变速箱总成(10)、控制系统和液压升降井架(11)组成；汽车底盘包括发动机、行走部分和汽车驾驶室(13);动力系统、卷筒变速箱总成、控制系统和液压井架均安装在汽车底盘上，其特征是:汽车发动机通过后取力装置(2)与发电机(3)连接，发电机通过电缆与电源控制柜(5)连接；网电通过电缆与电源控制柜(5)连接；电源控制柜的输出端通过变频器与变速箱的电动机连接；变速箱由电动机或液压马达驱动，变速箱的输出轴与卷筒连接，卷筒通过钢丝绳与井架(11)上的吊钩连接。2.根据权利要求1所述的车载复合动力电动修井机，其特征是:电源控制柜(5)的另一个输出端与蓄电装置连接，蓄电装置的输出端通过变频器与变速箱的电动机连接。3.根据权利要求1所述的车载复合动力电动修井机，其特征是:所述变速箱是动力换挡变速箱，动力换挡装置的离合器设置在变速箱的传动轴上，是由液压系统控制的碟簧分离，液压压紧的摩擦离合器；有一个输入轴的变速箱由电动机驱动，有两个输入轴的变速箱由电动机或液压马达驱动；所述电动机是变频电动机。4.根据权利要求1所述的车载复合动力电动修井机，其特征是:在卷筒上设置有制动器总成，制动器是液压钳式制动器，安全钳是由弹簧夹紧的液压分离制动器，工作钳是由弹簧分离液压夹紧的液压制动器。5.根据权利要求1所述的车载复合动力电动修井机，其特征是:卷筒上设置有防碰撞感应装置。6.根据权利要求1所述的车载复合动力电动修井机，其特征是:在变频器控制柜上设置有双动力单元平行并列输入与切换装置，使变频电动机的动力电源在网电单独供电与网电和蓄电装置复合供电之间进行切换，或者在发电机单独供电与发电机和蓄电装置复合供电之间进行切换。7.根据权利要求1所述的车载复合动力电动修井机，其特征是:控制系统有电源控制柜、蓄电装置控制柜、变频器控制柜以及发动机、卷筒和液压站的控制部分均与程控柜连接，由作业操控室统一控制进行修井作业。
【专利摘要】一种车载复合动力电动修井机，主要由汽车底盘、动力系统、卷筒变速箱总成、控制系统和液压升降井架组成。汽车发动机通过后取力装置与发电机连接，发电机通过电缆与电源控制柜连接；网电通过电缆与电源控制柜连接；电控柜的输出端通过变频器与变速箱的电动机连接。电源控制柜的另一个输出端与蓄电装置连接，蓄电装置的输出端通过变频器与变速箱的电动机连接。变速箱由电动机或液压马达驱动，变速箱的输出轴与卷筒连接，卷筒旋转实现卷筒上钢丝绳的收放及修井机吊钩的升降作业。缩短了动力传动链、提高了能源利用率、降低了装机总功率及设备故障率、提高了设备出勤率、具有噪声低、环境污染少和节能环保等特点，广泛应用于各种油气田现场的修井作业。
【IPC分类】E21B19/00, E21B7/02
【公开号】CN205025379
【申请号】CN201520769111
【发明人】徐素坤, 刘欣
【申请人】徐素坤, 刘欣
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年9月25日