一種節(jié)能井電修井機(jī)電控裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實用新型屬石油機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及到修井機(jī)電控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，各油田大力推進(jìn)電驅(qū)修井作業(yè)的過程中，面臨著一個現(xiàn)實的問題，在井場周圍只有為抽油機(jī)提供動力的小型變壓器，其功率范圍在30kVA?120kVA不等，多為50kVA，所能提供的容量不足以維持XJ250電驅(qū)修井機(jī)正常作業(yè)的動力需求即提升噸位較小或速度很慢，因此，部分油田面對這種情況時還是需要采用柴油機(jī)動力來進(jìn)行修井作業(yè)，不能實現(xiàn)節(jié)能減排降耗的目的。另外還存在一個問題，像大慶、勝利這種因油建市的油田來說，其油井幾乎就在城市中間，柴油機(jī)的運行必然給周邊居民帶來空氣和噪音的污染。
[0003]隨著超級電容技術(shù)的發(fā)展，大容量儲能、快充快放已變?yōu)楝F(xiàn)實，利用儲能裝置在修井機(jī)上卸扣及下管過程中儲存能量，在管柱提升過程中再將其存儲的能量釋放出來彌補(bǔ)井場變壓器容量不足的部分，使修井機(jī)利用井電進(jìn)行正常修井作業(yè)。
[0004]按照常規(guī)電驅(qū)修井機(jī)的做法，直接將制動能量通過制動電阻以熱量的形式釋放掉，造成了很大的浪費。雙向DC/DC變流器與超級電容的有效結(jié)合，很好的解決了井場變壓器容量不夠和制動能量浪費的問題。但是超級電容在充、放電過程中均通過雙向DC/DC變流器的轉(zhuǎn)換，由于雙向DC/DC變流器90%左右的效率，一充一放實際上有效的能量僅有80%左右，同樣造成了能量的浪費，不能充分發(fā)揮節(jié)能作用。另外，雙向DC/DC變流器的控制比較復(fù)雜，需要根據(jù)實時工況轉(zhuǎn)換來切換對超級電容充、放電的控制，對控制系統(tǒng)的實時性提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種利用超級電容儲能裝置來彌補(bǔ)井場提供電能不足，高效利用井場變壓器電能和制動回饋能量的井電修井電控裝置，達(dá)到節(jié)能的效果。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為:
[0007]—種節(jié)能井電修井機(jī)電控裝置，包括全控整流器、單相DC/DC變流器、超級電容器組、絞車逆變器、空壓機(jī)逆變器、液壓站逆變器、制動單元、制動電阻、PLC控制系統(tǒng)，其特征在于:全控整流器與井場變壓器相連，用于輸出恒定的直流電，再通過單相DC/DC變流器變壓至與逆變器匹配的直流電壓，并接入直流母線;絞車逆變器與直流母線相連，用于驅(qū)動絞車電機(jī)運行;空壓機(jī)逆變器與直流母線相連，用于驅(qū)動空壓機(jī)電機(jī)運行;液壓站逆變器與直流母線相連，用于驅(qū)動液壓站電機(jī)運行;超級電容器組通過儲能系統(tǒng)接入開關(guān)連接于直流母線上，儲能系統(tǒng)接入開關(guān)可在超級電容器組故障無法投入工作時將整套儲能系統(tǒng)與主系統(tǒng)解列，主系統(tǒng)進(jìn)行降容使用；制動電阻通過制動單元也連接于直流母線上，制動單元根據(jù)母線電壓是否超過設(shè)定的閾值而決定是否將制動電阻投入，以控制母線電壓;PLC控制系統(tǒng)由PLC控制器和遠(yuǎn)程操作站組成，用于連接全控整流器、單相DC/DC變流器、超級電容器組、絞車逆變器、空壓機(jī)逆變器、液壓站逆變器，用于根據(jù)修井工況要求控制各部件運行，并檢測各部件實時運行情況。
[0008]本實用新型的積極效果為:
[0009]該電控裝置中PLC控制器實時控制和監(jiān)視全控整流器、單向DC/DC變流器、超級電容器組、絞車逆變器、空壓機(jī)逆變器、液壓站逆變器等，在遠(yuǎn)程控制站上可以完成相應(yīng)的控制，查詢相關(guān)的參數(shù)和過程數(shù)據(jù)，同時也可以根據(jù)不同工況設(shè)置關(guān)鍵參數(shù)。井場變壓器通過全控整流器和單相DC/DC變流器向超級電容充電；但是超級電容在吸收下放和制動產(chǎn)生的電能以及超級電容放電工況下，是最直接的，高效的利用和轉(zhuǎn)化電能，達(dá)到很好的節(jié)能效果O
【附圖說明】
[0010]圖1、一種新型節(jié)能井電修井機(jī)電控裝置拓?fù)鋱D。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖1進(jìn)一步說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0012]參見附圖1，全控整流器3通過外部電源接入開關(guān)2與井場變壓器I相連;全控整流器3將井場變壓器提供的交流電源整流成平滑的直流電，然后通過單相DC/DC變流器4變壓到與逆變器匹配的直流電壓，連接到直流母線5上；絞車逆變器8與直流母線5相連，用于驅(qū)動絞車電機(jī)9運行;超級電容器組7通過儲能系統(tǒng)接入開關(guān)6連接于直流母線5上；制動電阻13通過制動單元12也連接于直流母線5上；空壓機(jī)逆變器10和液壓站逆變器11連接于直流母線5上;PLC控制器14用于連接全控整流器3、單相DC/DC變流器3、超級電容器組7、絞車逆變器8、空壓機(jī)逆變器1、液壓站逆變器11、遠(yuǎn)程操作站15。
[0013]修井作業(yè)時電能的流向如下:
[0014]絞車進(jìn)行提升作業(yè)時，井場變壓器與超級電容同時向絞車提供電能；
[0015]處理管柱的間歇期，井場變壓器除向輔助電機(jī)供電外，剩余的容量給超級電容充電。
[0016]當(dāng)處于制動和下放工況時，直流母線5電壓會升高，若母線直流電壓升高到制動單元10開啟的閾值時，制動電阻11投入，強(qiáng)制控制母線電壓；
[0017]當(dāng)處于制動和下放工況時，直流母線5電壓會升高，但是仍然在制動單元10開啟的閾值以下時，能量直接向超級電容器組7充電；
[0018]當(dāng)處于制動和下放工況時，直流母線5上的電壓會升高，但因為此時空壓機(jī)逆變器12和液壓站逆變器13掛在直流母線5上，因此制動和下放產(chǎn)生的能量除了供給超級電容器組7充電外，優(yōu)先供給空壓機(jī)和液壓站電機(jī)工作；
[0019]當(dāng)超級電容器組7出現(xiàn)故障無法作業(yè)時，切除超級電容儲能系統(tǒng)，由井場變壓器I通過絞車逆變器8向絞車電機(jī)9供電，絞車電機(jī)9降功率應(yīng)急使用；
[0020]當(dāng)井場停電工況下，超級電容器組7可以向空壓機(jī)逆變器12、液壓站逆變器13放電，保證系統(tǒng)應(yīng)急工作。
[0021]PLC控制系統(tǒng)與全控整流器3、單相DC/DC變流器4、超級電容器組7、絞車逆變器8、空壓機(jī)逆變器12、液壓站逆變器13組成總線通訊網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)實時監(jiān)控全控整流器3、單相DC/DC變流器4、超級電容器組7、絞車逆變器8、空壓機(jī)逆變器12、液壓站逆變器13、遠(yuǎn)程操作站14的實時數(shù)據(jù)和報警信息。
【主權(quán)項】
1.一種節(jié)能井電修井機(jī)電控裝置，包括全控整流器(3)、單相DC/DC變流器(4)、超級電容器組(7 )、絞車逆變器(8 )、空壓機(jī)逆變器(12)、液壓站逆變器(13 )、制動單元(1 )、制動電阻(11)、PLC控制系統(tǒng)，其特征在于:全控整流器(3)與井場變壓器(I)相連，用于輸出恒定的直流電，再通過單相DC/DC變流器(4)變壓至與逆變器匹配的直流電壓，并接入直流母線(5);絞車逆變器(8)與直流母線(5)相連，用于驅(qū)動絞車電機(jī)(9)運行;空壓機(jī)逆變器(12)與直流母線(5)相連，用于驅(qū)動空壓機(jī)電機(jī)運行;液壓站逆變器(13)與直流母線(5)相連，用于驅(qū)動液壓站電機(jī)運行;超級電容器組(7)通過儲能系統(tǒng)接入開關(guān)(6)連接于直流母線(5)上，儲能系統(tǒng)接入開關(guān)(6)可在超級電容器組(7)故障無法投入工作時將整套儲能系統(tǒng)與主系統(tǒng)解列，主系統(tǒng)進(jìn)行降容使用；制動電阻(11)通過制動單元(10)也連接于直流母線(5)上，制動單元(10)根據(jù)母線電壓是否超過設(shè)定的閾值而決定是否將制動電阻投入，以控制母線電壓;PLC控制系統(tǒng)由PLC控制器(14)和遠(yuǎn)程操作站(15)組成，用于連接全控整流器(3)、單相DC/DC變流器(4)、超級電容器組(7)、絞車逆變器(8)、空壓機(jī)逆變器(12)、液壓站逆變器(13)，用于根據(jù)修井工況要求控制各部件運行，并檢測各部件實時運行情況。
【專利摘要】一種節(jié)能井電修井機(jī)電控裝置，全控整流器與井場變壓器相連，用于輸出恒定的直流電；絞車逆變器與直流母線相連，用于驅(qū)動絞車電機(jī)運行；空壓機(jī)逆變器與直流母線相連，用于驅(qū)動空壓機(jī)電機(jī)運行；液壓站逆變器與直流母線相連，用于驅(qū)動液壓站電機(jī)運行；超級電容器組通過儲能系統(tǒng)接入開關(guān)連接于直流母線上；制動電阻通過制動單元也連接于直流母線上，制動單元根據(jù)母線電壓是否超過設(shè)定的閾值而決定是否將制動電阻投入；PLC控制系統(tǒng)檢測各部件實時運行情況。本實用新型利用超級電容儲能裝置來彌補(bǔ)井場提供電能不足，高效利用井場變壓器電能和制動回饋能量的井電修井電控裝置，達(dá)到節(jié)能的效果。
【IPC分類】H02J7/00, G05B19/05, H02P27/06, E21B19/00
【公開號】CN205283188
【申請?zhí)枴緾N201521092630
【發(fā)明人】陳健, 陳國華, 劉洪亮, 黃勇, 孟慶珍, 李勇, 張鴻雁
【申請人】中石化石油工程機(jī)械有限公司第四機(jī)械廠
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月25日