一种储能式电动修井机电气控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油田井下作业技术领域，特别涉及一种储能式电动修井机电气控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，国内外各油田使用的修井机，绝大部分采用的是柴油机发动机为动力，通过变速机构、角传动机构和滚筒减速机构驱动钢丝绳滚筒，控制系统采用传统的机械与电气、液压、气控配合的方式，具有振动剧烈、噪声大、废气排放污染环境、维修成本高、耗油大等缺点。
【实用新型内容】
[0003](—)所要解决的技术问题
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种储能式电动修井机电气控制系统，以克服现有技术中的控制系统采用传统的机械与电气、液压、气控配合的方式存在的振动剧烈、噪声大、废气排放污染环境、维护成本高以及耗油大等缺陷。
[0005](二)技术内容
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种储能式电动修井机电气控制系统包括电源管理模块、储能单元、矢量变频器、变频电机、PLC控制系统、指重传感器和空气压缩机；
[0007]所述电源管理模块连接储能单元和井场变压器，并对井场变压器的供电状态进行管理；当所述井场变压器供电不足时，电源管理模块启动储能单元；
[0008]所述矢量变频器连接变频电机，经过电源管理模块控制后的电源进入矢量变频器来驱动变频电机，
[0009]所述PLC控制系统连接矢量变频器，对矢量变频器的作业进行控制和保护动作；
[0010]所述指重传感器连接PLC控制系统，所述指重传感器安装在井架上，所述指重传感器用于测量负载重量，经过PLC运算后把控制信号传递给矢量变频器，矢量变频采用力矩控制方式来驱动变频电机；
[0011]所述PLC控制系统里连接液压盘刹，用于盘刹抱紧滚筒同时停止变频电机工作；PLC控制系统还连接空气压缩机。
[0012]优选地，所述井架上部安装有天车防碰仪，确保起升作业时不超过允许高度。
[0013](三)有益效果
[0014]本实用新型提供一种储能式电动修井机电气控制系统，与现有技术相比，取消了原修井机的柴油机、液力变矩器、传动轴、角传动箱等传动机构，提高了系统传动效率，且实现了不受井场供电状况影响来进行修井作业的效果。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型实施例储能式电动修井机电气控制系统结构示意图；
[0016]图2为本实用新型实施例储能式电动修井机电气控制系统具体应用实施方式结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不是用来限制本实用新型的范围。
[0018]如图1所示，本实用新型提供一种储能式电动修井机电气控制系统，包括:电源管理单元、储能单元、矢量变频器、变频电机、PLC控制系统、指重传感器、天车防碰仪和空气压缩机。
[0019]储能式电动修井机在工作时由井场变压器提供电源，作业过程中由电源管理模块对供电情况进行判断。当井场变压器容量充足，可以满足修井作业时，电源管理模块会选择井场电源单独供电；当井场变压器容量小，处于供电不足的情况下，配备电源管理系统及储能单元的储能式电动修井机，电源管理模块会通过对储能单元和供电电源的控制来弥补井场供电的不足，在作业过程中，一般起下管柱的时间与辅助时间的比值大约为1:2.5~3，这样就为储能器充电留出了充足的时间，井场电源与储能单元联合作业，完全可以满足修井机所需的电能，这样就大大缩短了作业时间。
[0020]经管理模块控制后的电源进入矢量变频器来驱动变频电机，从而达到驱动滚筒，由滚筒上纲丝绳通过井架上滑轮组与游车大钩相连，来对井下工具进行起降作业的效果。
[0021]整个过程由PLC控制系统进行控制和保护动作，由井架上指重传感器测量负载重量，经过PLC控制系统运算后把控制信号传递给矢量变频器，矢量变频采用力矩控制方式来驱动变频电机。同时在作业过程中由PLC控制系统检测系统运行情况，当出现严重过载、离合气压不足等故障时，为保证修井机和人身安全，会给液压盘刹信号，允许盘刹抱紧滚筒同时变频电机停止工作；PLC控制系统实时监测空气压缩机系统气压，气压稳定关系到变速箱与滚筒之间接合情况，若出现异常，可及时起动备用空气压缩机；井架上部安装有天车防碰仪，保证了起升作业时不会超过允许高度。
[0022]本实用新型实施例采用脉冲储能系统与电源管理模块，矢量变频器，变频电机、PLC控制系统等作为主要部件，取消了原修井机的柴油机、液力变矩器、传动轴、角传动箱等传动机构，提高了系统传动效率，且实现了不受井场供电状况影响来进行修井作业的效果。
[0023]下面具体描述一下储能式电动修井机电气控制系统的【具体实施方式】:
[0024]如图2所示，该电气控制系统根据现场电源情况选择井场电源(1)和脉冲蓄能系统(2 )联合供电的方式，通过电源管理系统(3 )供电给变频器(4 )来驱动专用变频电机(5 )，变频电机再通过减速箱(6)传动机构驱动滚筒(7)，滚筒(7)上绕有钢丝绳(12)，钢丝绳
(12)一端通过井架天车的滑轮组(9)与游车大钩(10)相连，利用游车大钩对钻杆或油管
(11)进行起降作业。整个作业过程由电气控制系统对变频电机(5 )实施力矩控制。
[0025]整个过程由PLC控制系统进行控制和保护动作，由井架上指重传感器测量负载重量，经过PLC运算后把控制信号传递给矢量变频器，矢量变频采用力矩控制方式来驱动变频电机。同时在作业过程中由PLC检测系统运行情况，当出现严重过载、离合气压不足等故障时，为保证修井机和人身安全，会给液压盘刹信号，允许盘刹抱紧滚筒同时变频电机停止工作；PLC控制系统实时监测空气压缩机系统气压，气压稳定关系到变速箱与滚筒之间接合情况，若出现异常，可及时起动备用空气压缩机；井架上部安装有天车防碰仪，保证了起升作业时不会超过允许高度。
[0026]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种储能式电动修井机电气控制系统，其特征在于，包括电源管理模块、储能单元、矢量变频器、变频电机、PLC控制系统、指重传感器和空气压缩机； 所述电源管理模块连接储能单元和井场变压器，并对井场变压器的供电状态进行管理；当所述井场变压器供电不足时，电源管理模块启动储能单元； 所述矢量变频器连接变频电机，经过电源管理模块控制后的电源进入矢量变频器来驱动变频电机； 所述PLC控制系统连接矢量变频器，对矢量变频器的作业进行控制和保护动作；所述指重传感器连接PLC控制系统，所述指重传感器安装在井架上，所述指重传感器用于测量负载重量，经过PLC运算后把控制信号传递给矢量变频器，矢量变频采用力矩控制方式来驱动变频电机； 所述PLC控制系统连接液压盘刹，用于盘刹抱紧滚筒同时停止变频电机工作；PLC控制系统还连接空气压缩机。2.如权利要求1所述的储能式电动修井机电气控制系统，其特征在于，井架上部安装有天车防碰仪，确保起升作业时不超过允许高度。
【专利摘要】本实用新型涉及油田井下作业技术领域，特别涉及一种储能式电动修井机电气控制系统。该储能式电动修井机电气控制系统，包括电源管理模块、储能单元、矢量变频器、变频电机、PLC控制系统、指重传感器和空气压缩机。本实用新型提供一种储能式电动修井机电气控制系统，与现有技术相比，取消了原修井机的柴油机、液力变矩器、传动轴、角传动箱等传动机构，提高了系统传动效率，且实现了不受井场供电状况影响来进行修井作业的效果。
【IPC分类】G05B19/05
【公开号】CN204965133
【申请号】CN201520779666
【发明人】张松, 李发成, 刘彦涛
【申请人】中国石油天然气集团公司, 大庆石油管理局, 大庆油田装备制造公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月9日