修井机超级电容蓄能驱动装置的制作方法

本发明涉及钻采机械中的修井设备，具体是一种修井机超级电容蓄能驱动装置。

背景技术：
修井机是油田广泛采用的一种油水井修井作业设备。目前，我国的传统修井机动力采用柴油发动机，存在修井作业高能耗，高噪音，高污染等三高问题。为解决这些问题，近年国内研发的网电修井机以低能耗、低噪音、低污染展示了较强的优越性。但网电修井机取电受到油田井场供电条件限制。油田现有井场供电条件是为抽油机用电需求而设计，抽油机电机额电功率一般不超过60KW。而修井机修井作业需100KW以上的功率匹配，才能满足正常提升管柱重量与速度的要求，达到传统作业机的提升能力与水平。现有网电作业机的主动力电机有围绕井场现有供电条件而设计为50KW左右，作业速度低于传统作业速度，影响作业时效;也有电机功率设计为100KW以上，但不能适应大部分50KW左右的井场供电条件。因此，有必要对网电作业机进行功率补偿，利用油田井场50KW左右的供电容量，满足100KW以上的电机用电需求。

技术实现要素：
本发明是为了克服上述现有技术中油田井场现有供电容量不足，提供一种能够满足网电修井机施工要求的修井机超级电容蓄能驱动装置。本发明是通过以下技术方案来实现的：第一种方案，本发明由井场交流母线、AC/DC整流器、直流母线、控制器、控制线、超级电容模组蓄能装置、直流电机组成。其中AC/DC整流器通过交流母线与井场电源连接，AC/DC整流器与直流电机通过直流母线串联连接；超级电容模组蓄能装置通过直流母线并联在AC/DC整流器与直流电机之间的直流母线上；控制器通过控制线分别与AC/DC整流器、超级电容模组蓄能装置连接。超级电容模组蓄能装置的功率是直流电机功率的二分之一。若修井机的电机为三相交流变频电机，本发明可采用第二种方案，即本发明由AC/DC整流器、DC/AC逆变器、超级电容模组蓄能装置、控制器、三相交流变频电机及交流母线、直流母线、控制线组成。AC/DC整流器通过交流母线与井场电源连接，并通过直流母线与DC/AC逆变器、超级电容模组蓄能装置连接，DC/AC逆变器通过交流母线与三相交流变频电机连接，控制器通过控制线分别与AC/DC整流器、DC/AC逆变器、超级电容模组蓄能装置连接。所述的超级电容模组蓄能装置的功率为三相交流变频电机功率的二分之一。本发明第三种方案是在第二种方案的基础上，在井场电源的交流母线上通过AC/AC变频器并联另一部三相交流变频电机。所述的超级电容模组蓄能装置的功率与两部三相交流变频电机功率相同。本发明适应油田井场现有容量有限的供电条件，实现倍增电机功率配备，满足油田修井提升大吨位管柱快速高效的作业要求。超级电容模组蓄能装置相对其他蓄能技术具有快充快放、高效环保，寿命长、故障率低等优点。附图说明图1为本发明第一种方案结构框图；图2为本发明第二种方案结构框图；图3为本发明第三种方案结构框图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步说明。图1为本发明的第一种实施方式。本发明由井场交流母线1、AC/DC整流器2、直流母线、控制器6、控制线、超级电容模组蓄能装置5、直流电机4a组成。其中AC/DC整流器2通过交流母线1与井场电源连接，AC/DC整流器2与直流电机4a通过直流母线3a串联连接；超级电容模组蓄能装置5通过直流母线3b并联在AC/DC整流器2与直流电机4a之间的直流母线3a上；控制器6通过控制线7a、控制线7b分别与AC/DC整流器2、超级电容模组蓄能装置5连接。超级电容模组蓄能装置5的功率是直流电机4a功率的二分之一，从而倍增井场交流网电供电容量。若修井机的动力为三相交流变频电机，可采用图2所示的为本发明的第二种实施方式。即本发明由交流母线、AC/DC整流器2、直流母线、DC/AC逆变器8、三相交流变频电机4b、超级电容模组蓄能装置5、控制器6、控制线组成。其中AC/DC整流器2通过交流母线1与井场电源连接，AC/DC整流器2通过直流母线3a、交流母线1a与DC/AC逆变器8、三相交流变频电机4b依次串联连接；超级电容模组蓄能装置5通过直流母线3b并联在AC/DC整流器2与DC/AC逆变器8之间的直流母线3a上；控制器6通过控制线7a、控制线7b、控制线7c分别与AC/DC整流器2、超级电容模组蓄能装置5、DC/AC逆变器8连接。所述的超级电容模组蓄能装置5的功率为三相交流变频电机4b功率的二分之一，从而倍增井场交流网电供电容量。图3为本发明的第三种实施方式。本发明由交流母线、直流母线、控制线、AC/DC整流器2、DC/AC逆变器8、AC/AC变频器9、三相交流变频电机4b、三相交流变频电机4c、超级电容模组蓄能装置5、控制器6组成。其中，AC/DC整流器2通过交流母线1与井场电源连接，AC/DC整流器2、DC/AC逆变器8、三相交流变频电机4b通过直流母线3a、交流母线1a依次串联连接；三相交流变频电机4c通过交流母线1c、AC/AC变频器9、交流母线1b连接到交流母线1；超级电容模组蓄能装置5通过直流母线3b并联在AC/DC整流器2与DC/AC逆变器8之间的直流母线3a上；控制器6通过控制线7a、控制线7b、控制线7c、控制线7d分别与AC/DC整流器2、超级电容模组蓄能装置5、DC/AC逆变器8、AC/AC变频器9连接；三相交流变频电机4b和三相交流变频电机4c通过修井机上的并车箱与修井机的绞车相连。所述的超级电容模组蓄能装置5的功率与三相交流变频电机4b和三相交流变频电机4c的功率相同，从而倍增井场交流网电供电容量。在作业过程中，控制器6通过控制线分别对上述三个实施方式中的AC/DC整流器2、超级电容模组蓄能装置5及DC/AC逆变器8、AC/AC变频器9进行控制，并接收其反馈信号。在修井机首次提升管柱前或两次提升管柱之间的间歇时间（即单根油管卸扣与摆放等辅助时间），井场交流网电通过AC/DC整流器2对超级电容模组蓄能装置5供电，使超级电容模组蓄能装置5充电；当修井机提升管柱时，第一种实施方式是在控制器6控制下，井场交流网电经AC/DC整流器2转换为直流电，与超级电容模组蓄能装置5提供的直流电并联，对直流电机4a供电，且在控制器控制下速度可调，满足修井机提升功率要求；第二种方案是在控制器6控制下，井场交流网电经AC/DC整流器2整流为直流电，与超级电容模组蓄能装置5提供的直流电并联，经DC/AC逆变器8逆变调频，对交流变频电机4b供电，从而倍增供电容量，满足修井机提升功率要求；第三种方案是在控制器6控制下，井场交流网电经AC/AC变频器9调频，驱动三相交流变频电机4c，与此同时，超级电容模组蓄能装置5提供直流电，经DC/AC逆变器8逆变调频，对三相交流变频电机4b供电，三相交流变频电机4b和三相交流变频电机4c通过机械并车箱将动力传递给绞车，满足修井机电机功率要求，从而提升作业机性能。