一种网电修井机用辅助电源系统的制作方法

本实用新型属于电源技术领域，涉及一种网电修井机用辅助电源系统。

背景技术：

在石油天然气勘探开发的各项施工中，修井作业是一个重要环节。油气井在自喷、抽油或注水注气过程中，随时会发生故障，造成油井减产甚至停产。例如：油井下砂堵、井筒内严重结蜡、结盐等油井本身的故障；油管断裂、油管连接脱扣、套管挤扁等油井结构损坏；抽油杆弯曲、断裂或脱扣、抽油泵工作不正常等井下采油设备故障。出现故障后，只有通过井下作业来排除故障，更换井下设备，调整油井参数，恢复油井的正常生产。目前的修井机绞车按驱动动力区分可分为电驱动、柴油机驱动和液压驱动三种形式，目前柴油机驱动绞车由于作业噪音大、污染严重，使用环境受到较大限制，无法满足油区城市化的要求，而液压驱动绞车由于总效率较低也未得到推广。电驱动修井机一般采用网电作为作业动力驱动绞车，在作业过程中一旦电网出现故障，作业机将丧失作业动力，存在严重的安全隐患。

针对上述存在的问题，现有中国专利文献公开了一种应用飞轮式液压蓄能器的功率补偿式修井机动力与传动系统，包括动力系统和传动系统两大部分，动力系统又可分为电力系统和储能系统，其中电力系统由井场网电、调速电动机组成，储能系统由液压油箱、变量泵-马达、高速旋转接头、飞轮式液压蓄能器、离合器、溢流阀、电磁开关阀组成，传动系统由耦合器、减速器、绞车组成。井场网电驱动调速电动机输出动力，经由耦合器为储能系统中的飞轮式液压蓄能器充能，或与其联合供能，经减速器降速增扭后，驱动绞车工作。该发明中动力系统的能量来自于井场网电，其中储能系统采用飞轮式液压蓄能器作为储能设备，弥补了网电功率的不足时修井机无法正常运行的情况，但是该发明采用液压蓄能器作为辅助储能设备，不够节能环保，且安全性不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种网电修井机用辅助电源系统，该辅助电源系统所要解决的技术问题是：如何在井口变压器不稳和功率不足时仍能保证修井机正常运行，且安全高效。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种网电修井机用辅助电源系统，包括箱体以及设置在箱体内的高压控制盒和若干个锂电池组，各锂电池组之间串联连接，各锂电池组内设置有用于实时监控锂电池组温度和电压状态的BMS从控板，所述高压控制盒包括BMS主控板和用于为修井机提供电能的高压输出端口，所述的高压输出端口和BMS从控板均与BMS主控板连接，各锂电池组内均配置有用于在锂电池组温度过低时进行加热的发热件和用于在锂电池组温度过高时进行散热的散热件，所述BMS主控板分别与发热件和散热件连接。

本网电修井机用辅助电源系统的工作原理如下：当井口变压器不稳、功率不足时，本网电修井机用辅助电源系统通过高压输出端口为修井机提供正常运行的电能。在工作时，BMS从控板实时监测锂电池组的温度和电压状态，并将检测到的信息传输给BMS主控板，BMS主控板通过分析，在判断温度过低时使发热件接通工作来调节温度，在判断温度过高时使散热件接通工作来调节锂电池组的温度，从而使锂电池组在不同温度环境下都能工作在最佳的温度范围内，有效提高锂电池的工作性能，并使其工作更加安全高效。

在上述的网电修井机用辅助电源系统中，所述网电修井机用辅助电源系统还包括与BMS主控板连接的显示屏，所述BMS主控板上还设置有用于与外部设备进行信息交互的通讯端口。作为优选，显示屏采用触摸显示屏，可便于实现人机交互。

在上述的网电修井机用辅助电源系统中，所述锂电池组的数量至少为五组，每两组锂电池组之间串联有手动维修开关。至少五组锂电池组串联连接，可保证其高电压，进而保证修井机的正常运行。

在上述的网电修井机用辅助电源系统中，所述锂电池组包括壳体、若干个电芯以及用于将同等数量的电芯固定在壳体左右两侧的左支撑框架和右支撑框架，所述BMS从控板放置在壳体的中间位置。锂电池组内部的合理布局，能使锂电池发挥其有效的电性能。

在上述的网电修井机用辅助电源系统中，所述壳体上设置有一出风口和至少两个进风口，所述进风口分别设置在壳体的上侧板的两侧，所述出风口设置在壳体的下侧板的中间位置，所述左支撑框架和右支撑框架上均设置有多个通风口，所述散热件设置在出风口，所述进风口、通风口和出风口形成散热通道。在锂电池组温度过高时，通过设置在出风口的散热件向外抽风，使气流通过散热通道在壳体内流动，从而降低锂电池组的温度，使锂电池组在最佳的温度范围内工作，提高其工作效率。

在上述的网电修井机用辅助电源系统中，所述发热件包括两块加热膜，所述加热膜分别放置在壳体底部的左右两侧，用于调节壳体左右两侧电芯的温度。将加热膜平铺在壳体底部的左右两侧，电芯放置在其上，在锂电池组温度过低时，可通过控制加热膜工作来调节温度，使锂电池组在最佳的温度范围内工作，提高其工作效率。

在上述的网电修井机用辅助电源系统中，所述发热件包括两条电阻丝，所述电阻丝均匀分布在壳体底部的左右两侧，用于调节壳体左右两侧电芯的温度。电阻丝可通过折返的方式平铺在壳体底部，使其上的电芯都能均匀受热，保证其工作性能。

在上述的网电修井机用辅助电源系统中，所述出风口上设置有金属隔离网；所述壳体的上侧板和下侧板上均设置有两个安装座。金属隔离网的使用能起到保护电芯的作用，安装座用于将锂电池组安装在箱体上。

在上述的网电修井机用辅助电源系统中，所述锂电池组通过导轨排布在箱体内，所述箱体内设置有用于支撑锂电池组的横梁和用于将锂电池组固定在横梁上的安装支架，所述安装支架通过定位螺栓与安装座固定连接。作为优选，锂电池组分上下层进行排布，空间布局合理，且能有效保证箱体内的空气流通，进而保证锂电池的使用性能。

在上述的网电修井机用辅助电源系统中，所述箱体包括箱门、吊钩和用于将箱体安装固定在整车上的固定支架，所述箱门上设置有出气口和进气口，所述出气口上设置有箱体风扇，所述箱体上还设置有高压正极接口、高压负极接口和通讯接口。在箱体上设置箱体风扇，能够调节本网电修井机用辅助电源系统内的温度，同时出气口作为气流交换的通道使用，能有效提高锂电池组的使用性能。

在上述的网电修井机用辅助电源系统中，所述高压控制盒还包括控制电路，所述BMS主控板通过控制电路与散热件和发热件连接，所述控制电路包括继电器或MOS开关管。

在上述的网电修井机用辅助电源系统中，所述散热件采用风扇或者抽风机。

与现有技术相比，本网电修井机用辅助电源系统具有以下优点：

1、本实用新型采用锂电池作为网电修井机的辅助电源，具有节能环保并节约能源的作用；

2、本实用新型配置了发热件和散热件，具有低温加热，高温散热的功能，使本实用新型在不同的温度环境下使用，也能有效发挥其锂电池的性能，本实用新型具有节能环保且安全高效的优势。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理框图。

图2是本实用新型的锂电池组结构图。

图3是本实用新型箱体的外结构图。

图4是本实用新型箱体的内结构图。

图中，1、箱体；11、箱门；12、高压正极接口；13、高压负极接口；14、通讯接口；15、横梁；16、安装支架；17、导轨；18、出气口；19、进气口；2、高压控制盒；21、BMS主控板；22、控制电路；23、高压输出端口；24、通讯端口；3、锂电池组；31、BMS从控板；32、发热件；33、散热件；34、壳体；35、进风口；36、出风口；37、安装座；38、上侧板；39、下侧板；310、电芯；4、显示屏；5、固定支架；6、吊钩；7、左支撑框架；8、右支撑框架；9、通风口。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1、3所示，本网电修井机用辅助电源系统包括箱体1以及设置在箱体1内的高压控制盒2和若干个锂电池组3，各锂电池组3之间串联连接，各锂电池组3内设置有用于实时监控锂电池组3温度和电压状态的BMS从控板31，高压控制盒2包括BMS主控板21和用于与车载控制板连接为修井机提供电能的高压输出端口23，高压输出端口23和BMS从控板31均与BMS主控板21连接，各锂电池组3内均配置有用于在锂电池组3温度过低时进行加热的发热件32和用于在锂电池组3温度过高时进行散热的散热件33，BMS主控板21分别与发热件32和散热件33连接。

作为优选方案，高压控制盒2还包括控制电路22，BMS主控板21通过控制电路22与散热件33和发热件32连接，控制电路22包括继电器或MOS开关管。

作为优选方案，网电修井机用辅助电源系统还包括CAN网络、显示屏4和RS485通讯电路，显示屏4通过RS485通讯电路与BMS主控板21连接，BMS主控板21通过CAN网络与BMS从控板31以及车载控制板进行通讯，BMS主控板21上还设置有用于与外部设备进行信息交互的通讯端口24。作为优选，显示屏4采用触摸显示屏4，可便于实现人机交互，其显示屏4可显示的信息包括当前辅助电压系统的总压、电流、单体电芯310电压、采集的点温度、SOC、SOH和系统报警状态等。

作为优选方案，锂电池组3的数量至少为五组，每两组锂电池组3之间串联有手动维修开关。至少五组锂电池组3串联连接，可保证其高电压，进而保证修井机的正常运行。在每两组锂电池组3之间设置手动维修开关，可起到隔离电压的作用，降低锂电池组3之间的电压，防止触电风险，使得使用更加安全。

如图2所示，锂电池组3包括壳体34、若干个电芯310以及用于将同等数量的电芯310固定在壳体34左右两侧的左支撑框架7和右支撑框架8，BMS从控板31放置在壳体34内的中间位置。壳体34上设置有一出风口36和至少两个进风口35，进风口35分别设置在壳体34的上侧板38的两侧，出风口36设置在壳体34的下侧板39的中间位置，左支撑框架7和右支撑框架8上均设置有多个通风口9，散热件33设置在出风口36，进风口35、通风口9和出风口36形成散热通道。在锂电池组3温度过高时，通过设置在出风口36的散热件33向外抽风，使气流通过散热通道在壳体34内流动，从而降低锂电池组3的温度，使锂电池组3在最佳的温度范围内工作，提高其工作效率。出风口36上设置有金属隔离网；壳体34的上侧板38和下侧板39上均设置有两个安装座37。金属隔离网的使用能起到保护电芯310的作用，安装座37用于将锂电池组3安装在箱体1上。锂电池组3内部的合理布局，能使锂电池发挥其有效的电性能。

作为优选方案，发热件32包括两块加热膜，加热膜分别放置在壳体34底部的左右两侧，用于调节壳体34左右两侧电芯310的温度。将加热膜平铺在壳体34底部的左右两侧，电芯310放置在其上，在锂电池组3温度过低时，可通过控制加热膜工作来调节温度，使锂电池组3在最佳的温度范围内工作，提高其工作效率。

作为另一种优选方案，发热件32包括两条电阻丝，电阻丝均匀分布在壳体34底部的左右两侧，用于调节壳体34左右两侧电芯310的温度。电阻丝可通过折返的方式平铺在壳体34底部，使其上的电芯310都能均匀受热，保证其工作性能。

作为优选，散热件33选用风扇或者抽风机。

如图4所示，作为优选方案，锂电池组3分上下层排布在箱体1内，箱体1内设置有用于支撑锂电池组3的横梁15和用于将锂电池组3固定在横梁15上的安装支架16，安装支架16上具有调节位置大小的条形孔，安装支架16通过定位螺栓与安装座37固定连接。锂电池组3分上下层排布，空间布局合理，且能有效保证箱体1内的空气流通，进而保证锂电池的使用性能。

如图3所示，箱体1包括箱门11、吊钩6和用于将箱体1安装固定在整车上的固定支架5，箱门11上设置有出气口18和进气口19，出气口18上设置有箱体风扇，箱体1上还设置有高压正极接口12、高压负极接口13和通讯接口14。其中，通讯接口14是BMS主控板21与整车、显示屏4进行信息交互的通道，包含CAN通讯、低压电源、RS485通讯、SD卡历史数据读取、若干接点信号交互等功能。在箱体1上设置箱体风扇，能够调节本网电修井机用辅助电源系统内的温度，同时出气口18作为气流交换的通道使用，能有效提高锂电池组3的使用性能。

控制电路22还包括预充电阻、熔断器和霍尔传感器，霍尔传感器用于采集系统内的电流，BMS主控板21通过控制继电器使电路与发热件32以及散热件33连接。

本网电修井机用辅助电源系统的具体工作原理如下：

以采用五组锂电池组3为例，并且作为优选方案，每个锂电池组3内包括36只电芯310，单体电芯310容量可选用100Ah，其中18只电芯310放置在壳体34的左边，其相应位置的壳体34底部放置有发热件32，通过左支撑框架7固定在壳体34内，另外18只电芯310放置在壳体34的右边，其相应位置的壳体34底部也放置有发热件32，通过右支撑框架8固定在壳体34内，左支撑框架7和右支撑框架8均由四块或三块带通风口9的板体组成，其通风口9与壳体34上的进风口35和出风口36形成能使壳体34内空气进行流通的散热件33通道。作为优选，电芯310采用磷酸铁锂单体电池。

箱体1内设计有五层横梁15，五组锂电池组3上下排布在箱体1内，使用导轨17进行安装，具有安装方便，维修方便的优点。

本辅助电源系统在使用时，BMS主控板21通过控制继电器对高压端口的通断，实现箱体1上的高压负极接口13和高压正极接口12与车载控制板连接，进行交直流转换后给负载供电。本BMS主控板21还负责对系统电压、电流、绝缘等进行监测，同时还负责SOC、SOH等信息的运算和处理，同时具有电池状态信息存储和历史数据调取功能，上述处理的信息都可以通过显示屏4进行显示。另外，BMS主控板21通过RS485和CAN网络能够与外部设备进行信息交互，通过预留CAN网络接口还可以用来升级。具体工作为：当井口变压器不稳或功率不足时，本辅助电源系统启动工作为修井机提供电能，在使用时，各锂电池组3内设置BMS从控板31实时监测锂电池组3的温度和电压状态，并将监测的信息通过CAN网络传输给BMS主控板21，当温度过低时，BMS主控板21通过控制电路22控制相应的锂电池组3内的发热件32进行加热来调节温度，使锂电池组3工作在最佳温度范围内；当温度过高时，BMS主控板21通过控制电路22控制相应的锂电池组3内的散热件33工作，从而使锂电池组3工作在最佳温度范围内，保证本辅助电源系统能安全高效的使用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。