專利名稱：一種油田磕頭機(jī)的變頻器knkf節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種油田磕頭機(jī)的變頻器KNKF節(jié)能系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及油田磕頭機(jī)和變頻器節(jié)能系統(tǒng)，具體說是一種油田磕頭機(jī)的變頻器KNKF節(jié)能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]隨著變頻器技術(shù)的成熟與應(yīng)用的推廣，在油田磕頭機(jī)上普遍采用變頻器調(diào)速控制。變頻器在磕頭機(jī)上的應(yīng)用，提高了工作效率，延長了磕頭機(jī)的使用壽命，也具有一定的節(jié)能效果。但現(xiàn)有的變頻磕頭機(jī)節(jié)能效果并沒有達(dá)到最佳，采用能量回饋型的變頻器，回饋裝置經(jīng)常處于運(yùn)行狀態(tài)，對電網(wǎng)的諧波污染增加，線路損耗相應(yīng)增大。特別是同一地點(diǎn)具有多臺能量回饋的變頻系統(tǒng)時，上述問題會變得更加突出。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是解決上述問題，提供一種油田磕頭機(jī)的變頻器節(jié)能系統(tǒng)，采用一種控制器對兩臺或兩臺以上的磕頭機(jī)速度及周期進(jìn)行控制以達(dá)到節(jié)能的目的。[0004]所述油田磕頭機(jī)的變頻器節(jié)能系統(tǒng)，包括多臺輸出端連接電機(jī)的磕頭機(jī)變頻器，其特征是:該系統(tǒng)還包括KNKF控制器，從多臺所述磕頭機(jī)變頻器的直流端子引出的變頻器直流母線并入公共母線，公共母線連接KNKF控制器的直流母線電壓檢測端，每一臺磕頭機(jī)電機(jī)都設(shè)有監(jiān)測磕頭機(jī)工作狀態(tài)的傳感器，并將傳感器信號分別傳送給KNKF控制器。[0005]所述多臺所述磕頭機(jī)變頻器的直流端子引出的變頻器直流母線經(jīng)過串接的保護(hù)熔斷器和直流接觸器KMZ并入公共母線。[0006]每一臺磕頭機(jī)變頻器的直流端子所接直流接觸器KMZ的直流接觸器KMZ控制線包與該磕頭機(jī)變頻器自帶的無故障輸出開關(guān)KF串聯(lián)后并接到控制電源上。[0007]每一臺磕頭機(jī)變頻器的直流端子所接保護(hù)熔斷器帶有熔斷監(jiān)測觸頭開關(guān)KR，所述熔斷監(jiān)測觸頭開關(guān)KR串聯(lián)到該變頻器的直流接觸器KMZ控制線包以及該磕頭機(jī)變頻器自帶的無故障輸出開關(guān)KF的串聯(lián)回路中，起到遇故障切斷該磕頭機(jī)變頻器的作用。[0008]每一臺磕頭機(jī)變頻器占用中控系統(tǒng)KNKF控制器的一組控制通道，該組通道檢測該臺磕頭機(jī)變頻器的狀態(tài)并與用戶中控系統(tǒng)交換信息，KNKF控制器中該組控制通道的一個模擬輸出端作為KNKF控制器速度給定信號輸出端連接到該磕頭機(jī)變頻器模擬信號輸入端二，作為該磕頭機(jī)變頻器的速度給定分量之一。[0009]各磕頭機(jī)變頻器的主速度給定由用戶中控系統(tǒng)的模擬輸出給定端口傳給各變頻器模擬信號輸入端一。[0010]所述傳感器是針對磕頭機(jī)工作狀態(tài)的低位傳感器和高位傳感器。[0011]本實(shí)用新型針對油田等在一個地方使用2臺以上變頻器的場合，多臺設(shè)備協(xié)調(diào)工作能量互補(bǔ)，相比單臺變頻必須采用能耗制動方式要節(jié)省很多電能，而相對采用能量回饋方式要節(jié)省設(shè)備成本且節(jié)能效果會更加理想。并聯(lián)多臺變頻器直流母線，相比共直流母線方式無需專用整流設(shè)備。故障出現(xiàn)時在線切除單臺故障設(shè)備，提高了整體工作的可靠性。

圖1是多臺磕頭機(jī)變頻器KNKF節(jié)能系統(tǒng)線路示意圖，圖2是變頻器直流母線并聯(lián)的控制原理圖，圖3是本實(shí)用新型中KNKF控制器與系統(tǒng)連接線路示意圖。圖中:I—回饋制動單元，2—KNKF控制器，3—低位傳感器，4一高位傳感器，5—德頭機(jī)電機(jī)，6—直流接觸器KMZ，7—保護(hù)熔斷器，8—德頭機(jī)變頻器，9一無故障輸出開關(guān)KF，10—熔斷監(jiān)測觸頭開關(guān)KR，11 一直流接觸器KMZ控制線包，12—公共母線，13—用戶中控系統(tǒng)，14一變頻器直流母線，15—交流供電線，16KNKF控制器速度給定信號輸出端，17—變頻器模擬信號輸入端一，18一變頻器模擬信號輸入端二。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明:如圖1中所示，所述油田磕頭機(jī)的變頻器節(jié)能系統(tǒng)，包括多臺輸出端連接電機(jī)5的磕頭機(jī)變頻器8，該系統(tǒng)還包括KNKF控制器2、回饋制動單元I，從多臺所述磕頭機(jī)變頻器8的直流端子引出的變頻器直流母線14經(jīng)過串接的保護(hù)熔斷器7和直流接觸器KMZ6并入公共母線12，公共母線12還連接回饋制動單元I和KNKF控制器2的直流母線電壓檢測端，每臺磕頭機(jī)電機(jī)5都設(shè)有監(jiān)測電機(jī)工作狀態(tài)的低位傳感器3和高位傳感器4，并將傳感器信號分別傳送給KNKF控制器2，KNKF控制器2根據(jù)各臺磕頭機(jī)電機(jī)的工作狀態(tài)和檢測到的公共直流母線12的電壓進(jìn)行進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)調(diào)處理，并后對各臺變變頻器發(fā)出相應(yīng)的控制信號，讓系統(tǒng)內(nèi)所有的磕頭機(jī)協(xié)調(diào)工作，使處于處于發(fā)電狀態(tài)的電機(jī)產(chǎn)生的再生能量盡量被處于電動狀態(tài)的電機(jī)所吸收達(dá)到節(jié)能目的，此外所述回饋制動單元I在極端情況下自動工作通過輸出端將電能回饋到各變頻器所接入的交流供電線15。如圖2，每一臺磕頭機(jī)變頻器8的直流端子所接直流接觸器KMZ6的直流接觸器KMZ控制線包11與該磕頭機(jī)變頻器8自帶的無故障輸出開關(guān)KF9串聯(lián)后并接到供電端。將電能回饋到各變頻器所接入的交流供電線15。每一臺磕頭機(jī)變頻器8的直流端子所接保護(hù)熔斷器7帶有熔斷監(jiān)測觸頭開關(guān)KR10，所述熔斷監(jiān)測觸頭開關(guān)KRlO串聯(lián)到該變頻器的:直流接觸器KMZ控制線包11與該變頻器8自帶的無故障輸出開關(guān)KF9的串聯(lián)回路中，起到遇故障切斷該磕頭機(jī)變頻器8的作用。如圖3，系統(tǒng)中引入一臺中央控制器KNKF2，每一臺磕頭機(jī)變頻器8占用中控系中央控制器2的一組控制通道，該組通道檢測該臺磕頭機(jī)變頻器的狀態(tài)是否故障、是否運(yùn)行，并與用戶中控系統(tǒng)13交換信息，同時中央控制器2中該組控制通道的一個模擬輸出端作為速度給定信號輸出端16連接到該變頻器模擬信號輸入端二 18，作為該磕頭機(jī)變頻器8的速度給定分量之一(附加給定)。每一臺變頻器都由用戶中控系統(tǒng)13控制，KNKF控制器接收用戶中控系統(tǒng)13對變頻各器發(fā)出的啟動信號，并合理組織各臺的啟動順序和啟動時間然后給出最終的啟動信號給用戶中控系統(tǒng)13，用戶中控系統(tǒng)13收到該信號及時啟動該磕頭機(jī)變頻器。[0020]各臺磕頭機(jī)變頻器運(yùn)行與否或怎么運(yùn)行是由用戶中控系統(tǒng)13發(fā)出，并與本專利所述的KNKF2控制器交換相關(guān)控制信號，各變頻器的主速度給定由用戶中控系統(tǒng)13的模擬輸出給定端口傳給各變頻變頻器模擬信號輸入端一 17作為變頻器的主速度給定。多臺磕頭機(jī)的變頻器可采用普通變頻器，各自的交流輸入并接在同一電源上，從各自變頻器的直流端子引出變頻器直流母線14，經(jīng)過保護(hù)熔斷器7 (最好帶熔斷監(jiān)測觸頭開關(guān)KR10)，直流接觸器KMZ6后并入公共母線12，各自變頻器要求具有準(zhǔn)備好(即無故障)輸出開關(guān)KF9 (干結(jié)點(diǎn)輸出型可加中間繼電器)，上電時各變頻器上電時間及順序無要求，待各自變頻器準(zhǔn)備好(直流母線電壓正常)后控制各自的直流接觸器KMZ6吸合并網(wǎng)，有故障時自動從網(wǎng)絡(luò)中切除防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，其控制原理如圖2所示。另外由于工況和一些其他的原因不可能使各臺磕頭機(jī)都能按預(yù)定的方式工作，在有些時刻必然還是有剩余的能量需要釋放。在實(shí)際應(yīng)用時在公共直流母線上增加合適容量的回饋制動單元，用于在極端狀態(tài)下把多余的再生能量回饋到電網(wǎng)。需要注意的是該系統(tǒng)所指的各臺變頻器及對應(yīng)電機(jī)的容量和實(shí)際運(yùn)行時的輸出功率要求相當(dāng)，如果有差別不能超過I倍。如圖1所示在每臺磕頭機(jī)的上下運(yùn)行終點(diǎn)，各安裝一個高位測速傳感器4和低位測速傳感器3，通過本專利方案所述的KNKF控制器2可以檢測出每臺磕頭機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是處在電動狀態(tài)還是在發(fā)電狀態(tài)，并可以計算出上下沖程的時間。如圖3所示，每臺變頻器的故障及運(yùn)行信號都反饋給本控制器，本控制器給每臺變頻器一個開關(guān)信號參與到變頻器的起?？刂?，同時給出一個模擬量控制信號作為每臺變頻器的速度給定分量。該分量在變頻器的實(shí)際速度給定中與變頻器的主給定信號進(jìn)行疊加，對各臺磕頭機(jī)的速度進(jìn)行微調(diào)，最終到達(dá)使整個系統(tǒng)中處于發(fā)電狀態(tài)的電機(jī)回饋的能量，通過直流母線盡可能的被處于電動狀態(tài)的電機(jī)所吸收利用，使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時盡可能的不向電網(wǎng)回饋能量。由于極端情況的不可控性，本控制器同時需要時時檢測公共直流母線上的電壓經(jīng)過處理判斷后參與到上述對各臺變頻的速度調(diào)節(jié)中。為了使系統(tǒng)滿足上述的工作方式首先要在啟動時保證各臺之間就保持相對的運(yùn)行狀態(tài)?？刂破髟谙到y(tǒng)還未啟動時首先要檢測各臺變頻器是否可以投入工作(準(zhǔn)備好)，然后要對系統(tǒng)內(nèi)的各臺變頻器收到的生產(chǎn)控制中心或現(xiàn)場控制人員通過中控系統(tǒng)13發(fā)出的啟動信號后進(jìn)行判斷，并合理組織各臺的啟動順序和啟動時間然后給出最終的啟動信號。當(dāng)然有時現(xiàn)場需要檢修等情況出現(xiàn)可以在原有控制系統(tǒng)做個切換此時變頻器的控制無需受到本控制器的限制。對具有多個磕頭機(jī)的系統(tǒng)總是可以把各臺變頻器人為的分成兩組和若干組在啟動時先啟動一組或一臺，等該組或臺運(yùn)行到上終點(diǎn)時，啟動另一臺或一組。當(dāng)然對系統(tǒng)內(nèi)具有奇數(shù)臺或有幾臺容量有差別時應(yīng)按照總體能量相當(dāng)原則進(jìn)行分組。KNKF控制器2在檢測到兩臺及兩臺以上的變頻器啟動完成后，就要對各自的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控或判斷，通過檢測各臺的運(yùn)行狀態(tài)以及直流母線的電壓進(jìn)行運(yùn)算比較給出相應(yīng)的控制信號到各自的變頻器速度給定量中，適時微調(diào)各臺的速度以保持各臺之間的相對運(yùn)行關(guān)系，使直流母線的電壓盡量保持在回饋制動單元開始工作的電壓以下(通常680V)。要給出正確的控制信號必須預(yù)先知道各臺變頻所驅(qū)動電機(jī)的功率、所處的運(yùn)行狀態(tài)、并綜合工藝要求給出合適的微調(diào)量。所以系統(tǒng)必須具有參數(shù)預(yù)設(shè)能力，較強(qiáng)的運(yùn)算能力，較快的采樣和輸出響應(yīng)能力。KNKF控制器2對系統(tǒng)需要的主要接口及運(yùn)行必要條件如圖3所示。本KNKF控制器2與中控系統(tǒng)13或現(xiàn)場操作箱(以下中控系統(tǒng)包括現(xiàn)場操作箱)之間需要具有相互的信號交換，中控系統(tǒng)13最好具有單機(jī)操作或通過本KNKF控制器2集成控制切換功能，當(dāng)切換到單機(jī)時不受KNKF控制器限制。當(dāng)切換到集中控制時向KNKF控制器發(fā)送啟動某臺的命令(操作人員發(fā)出)，KNKF控制器根據(jù)現(xiàn)場檢測的實(shí)際情況給出各臺的啟動應(yīng)答信號給中控，中控收到應(yīng)答信號后給出各臺變頻啟動命令啟動即刻啟動該臺電機(jī)。當(dāng)收到第一臺的啟動命令后KNKF控制器即刻給出該臺的啟動應(yīng)答信號，然后開始檢測該臺的運(yùn)行狀太，達(dá)到合適時機(jī)給出下一臺的啟動應(yīng)答信號。具體的啟動過程根據(jù)預(yù)先設(shè)定的各臺設(shè)備的實(shí)際數(shù)據(jù)和現(xiàn)場給出的需要啟動的設(shè)備進(jìn)行判斷給出合適的啟動應(yīng)答信號，以保證設(shè)備在初始時刻向有利于最終調(diào)節(jié)的狀態(tài)運(yùn)行。開機(jī)以后各臺變頻的速度給定根據(jù)需要由中控給定，可以按圖3中的主給定方式給出也可以由其他方式給出，KNKF控制器時刻檢測各臺的運(yùn)行狀態(tài)和公共直流回路的電壓，經(jīng)過運(yùn)算處理給出各臺的速度微調(diào)信號到附加速度給定中，對各臺的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行微調(diào)，最終達(dá)到一個比較理想的穩(wěn)態(tài)，使回饋制動單元不用工作。KNKF控制器2做成模塊化的結(jié)構(gòu)，根據(jù)各個系統(tǒng)的設(shè)備臺數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展接口及配置?？刂破鞑捎每删幊谭绞礁鶕?jù)不同的設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的參數(shù)設(shè)置或編程。
權(quán)利要求1.一種油田磕頭機(jī)的變頻器KNKF節(jié)能系統(tǒng)，包括多臺輸出端連接電機(jī)(5)的磕頭機(jī)變頻器(8)，其特征是:該系統(tǒng)還包括KNKF控制器(2)，從多臺所述磕頭機(jī)變頻器(8)的直流端子引出的變頻器直流母線(14)并入公共母線(12)，公共母線(12)連接KNKF控制器(2)的直流母線電壓檢測端，每一臺磕頭機(jī)電機(jī)(5)都設(shè)有監(jiān)測磕頭機(jī)工作狀態(tài)的傳感器，并將傳感器信號分別傳送給KNKF控制器(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田磕頭機(jī)的變頻器KNKF節(jié)能系統(tǒng)，其特征是:所述多臺所述磕頭機(jī)變頻器(8)的直流端子引出的變頻器直流母線(14)經(jīng)過串接的保護(hù)熔斷器(7)和直流接觸器KMZ (6)并入公共母線(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油田磕頭機(jī)的變頻器KNKF節(jié)能系統(tǒng)，其特征是:每一臺磕頭機(jī)變頻器(8)的直流端子所接直流接觸器KMZ (6)的直流接觸器KMZ控制線包(11)與該磕頭機(jī)變頻器(8)自帶的無故障輸出開關(guān)KF (9)串聯(lián)后并接到控制電源上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油田磕頭機(jī)的變頻器KNKF節(jié)能系統(tǒng)，其特征是:每一臺磕頭機(jī)變頻器(8 )的直流端子所接保護(hù)熔斷器(7 )帶有熔斷監(jiān)測觸頭開關(guān)KR (10 )，所述熔斷監(jiān)測觸頭開關(guān)KR (10)串聯(lián)到該變頻器的直流接觸器KMZ控制線包(11)以及該磕頭機(jī)變頻器(8)自帶的無故障輸出開關(guān)KF (9)的串聯(lián)回路中，起到遇故障切斷該磕頭機(jī)變頻器(8)的作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田磕頭機(jī)的變頻器KNKF節(jié)能系統(tǒng)，其特征是:每一臺磕頭機(jī)變頻器(8)占用中控系統(tǒng)KNKF控制器(2)的一組控制通道，該組通道檢測該臺磕頭機(jī)變頻器的狀態(tài)并與用戶中控系統(tǒng)(13)交換信息，KNKF控制器(2)中該組控制通道的一個模擬輸出端作為KNKF控制器速度給定信號輸出端(16)連接到該磕頭機(jī)變頻器模擬信號輸入端二(18)，作為該磕頭機(jī)變頻器(8)的速度給定分量之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油田磕頭機(jī)的變頻器KNKF節(jié)能系統(tǒng)，其特點(diǎn)是:各磕頭機(jī)變頻器(8)的主速度給定由用戶中控系統(tǒng)(13)的模擬輸出給定端口傳給各變頻器模擬信號輸入端一(17)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田磕頭機(jī)的變頻器KNKF節(jié)能系統(tǒng)，其特點(diǎn)是:所述傳感器是針對磕頭機(jī)工作狀態(tài)的低位傳感器(3 )和高位傳感器(4 )。
專利摘要一種油田磕頭機(jī)的變頻器KNKF節(jié)能系統(tǒng)，將多臺磕頭機(jī)變頻器的直流端子引出的變頻器直流母線經(jīng)過串接的保護(hù)熔斷器和直流接觸器KMZ并入公共母線，系統(tǒng)引入KNKF控制器進(jìn)行集中控制，KNKF控制器設(shè)有公共母線電壓檢測端直接連接在公共母線，每臺磕頭機(jī)上下工作死點(diǎn)都將傳感器信號分別傳送給KNKF控制器，公共母線還連接回饋制動單元在極端情況下所述回饋制動單元工作并通過輸出端將電能回饋到各變頻器所接入的交流供電網(wǎng)。針對油田等在一個地方使用2臺以上變頻器的場合，通過KNKF控制器使多臺磕頭機(jī)協(xié)調(diào)工作能量互補(bǔ)，相比單臺變頻必須采用能耗制動方式要節(jié)省很多電能，而相對采用能量回饋方式要節(jié)省設(shè)備成本且節(jié)能效果會更加理想。
文檔編號E21B43/00GK202997984SQ20122055648
公開日2013年6月12日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者蔣貞榮, 雷懷廣, 郭偉軍, 宋慧勇, 胡江林 申請人:蔣貞榮