石油電動(dòng)鉆機(jī)再生制動(dòng)能量的回收利用裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及石油鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說(shuō)是一種絞車變頻拖動(dòng)的石油電動(dòng)鉆機(jī)再生制動(dòng)能量的回收利用裝置。該裝置通過(guò)直流母線DC-link與石油電動(dòng)鉆機(jī)變頻拖動(dòng)系統(tǒng)相連接，它包括直流-交流DC/AC變換器、直流-直流DC/DC變換器、超級(jí)電容、檢測(cè)控制系統(tǒng)，所述檢測(cè)控制系統(tǒng)與所述直流母線DC-Link相連接，所述檢測(cè)控制系統(tǒng)分別與所述直流-交流DC/AC變換器、所述直流-直流DC/DC變換器相連接，所述直流-直流DC/DC變換器的另一端與所述超級(jí)電容相連接。通過(guò)本實(shí)用新型的使用，充分回收利用了變頻電動(dòng)鉆機(jī)起下鉆時(shí)產(chǎn)生的再生制動(dòng)能量，使得電動(dòng)鉆機(jī)的運(yùn)行成本大幅降低，并更加環(huán)保，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，本實(shí)用新型可廣泛的應(yīng)用到石油電動(dòng)鉆機(jī)中。
【專利說(shuō)明】石油電動(dòng)鉆機(jī)再生制動(dòng)能量的回收利用裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說(shuō)是一種絞車變頻拖動(dòng)的石油電動(dòng)鉆機(jī)再生制動(dòng)能量的回收利用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]石油鉆井是一個(gè)高能耗、高投入、高污染的行業(yè)。降低鉆井成本、解決環(huán)境污染、能量浪費(fèi)的問(wèn)題迫在眉睫。電動(dòng)鉆機(jī)的動(dòng)力來(lái)源一般有三種方式:電網(wǎng)、柴油發(fā)電機(jī)組及燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組?，F(xiàn)有電動(dòng)鉆機(jī)的電傳動(dòng)系統(tǒng)把起下鉆的重力勢(shì)能通過(guò)能耗制動(dòng)的方式轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟牡簦瑳](méi)有利用這部分能量，造成了能量的浪費(fèi)。
[0003]超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)在歐美國(guó)家被普遍用于回收軌道交通的制動(dòng)能量，節(jié)能達(dá)30%以上；在起重機(jī)、挖掘機(jī)上的能量回收利用也取得了良好的效果；在石油鉆采行業(yè)，國(guó)內(nèi)外依然采用能耗制動(dòng)的方式，能量回收利用還是一片空白。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種石油電動(dòng)鉆機(jī)再生制動(dòng)能量的回收利用裝置，將變頻電動(dòng)鉆機(jī)在起下鉆時(shí)的制動(dòng)再生能量回收再利用，以解決長(zhǎng)期以來(lái)制動(dòng)再生能量沒(méi)有被回收利用，能量浪費(fèi)的問(wèn)題。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種石油電動(dòng)鉆機(jī)再生制動(dòng)能量的回收利用裝置，該裝置通過(guò)直流母線DC-1ink與石油電動(dòng)鉆機(jī)變頻拖動(dòng)系統(tǒng)相連接，該裝置包括直流-交流DC/AC變換器、直流-直流DC/DC變換器、超級(jí)電容、檢測(cè)控制 系統(tǒng)，所述檢測(cè)控制系統(tǒng)與所述直流母線DC-Link相連接，所述檢測(cè)控制系統(tǒng)分別與所述直流-交流DC/AC變換器、所述直流-直流DC/DC變換器相連接，所述直流-交流DC/AC變換器的另一端MCC負(fù)載相連接，所述直流-直流DC/DC變換器的另一端與所述超級(jí)電容相連接，所述直流母線DC-Link分別與所述直流-交流DC/AC變換器、所述直流-直流DC/DC變換器相連接。
[0007]本實(shí)用新型的工作過(guò)程為:通過(guò)所述檢測(cè)控制系統(tǒng)的控制，當(dāng)電動(dòng)鉆機(jī)下鉆時(shí)，鉆具的再生制動(dòng)能量經(jīng)絞車的變頻拖動(dòng)裝置轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔?，?chǔ)存于所述直流母線DC-Link中，隨著直流母線DC-Link所儲(chǔ)存電能的增加，所述直流母線DC-Link的電壓升高，一部分電能由所述直流-交流DC/AC變換器送入MCC負(fù)載，帶動(dòng)MCC負(fù)載工作，另一部分由所述直流-直流DC/DC變換器送入所述超級(jí)電容儲(chǔ)存，當(dāng)所述直流母線DC-Link的電壓值高于所設(shè)定的最高電壓閾值時(shí)，由電動(dòng)鉆機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉。當(dāng)電動(dòng)鉆機(jī)起升時(shí)，將儲(chǔ)存在所述超級(jí)電容中的電量，由所述直流-直流DC/DC變換器送入直流母線DC-Link，一部分供驅(qū)動(dòng)絞車的變頻裝置使用，另一部分由所述直流-交流DC/AC變換器供給MCC負(fù)載使用。
[0008]通過(guò)本實(shí)用新型的使用，充分回收利用了石油變頻電動(dòng)鉆機(jī)起、下鉆具時(shí)產(chǎn)生的再生制動(dòng)能量，供給使用發(fā)電機(jī)組供電的石油鉆機(jī)作為動(dòng)力，使得電動(dòng)鉆機(jī)的運(yùn)行成本大 幅降低，并更加環(huán)保，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，本實(shí)用新型可廣泛的應(yīng)用到各類鉆機(jī)中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的連接框圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型用于帶有變頻拖動(dòng)系統(tǒng)絞車的電動(dòng)鉆機(jī)時(shí)的系統(tǒng)框圖；
[0011]圖中:1、直流-交流DC/AC變換器，2、直流-直流DC/DC變換器，3、超級(jí)電容，4、檢測(cè)控制系統(tǒng)，5、交流-直流AC/DC整流器，6、絞車變頻拖動(dòng)系統(tǒng)，7、制動(dòng)系統(tǒng)，8、絞車機(jī)械系統(tǒng)，9、直流母線DC-Link，10、MCC負(fù)載。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0013]如圖1所示的一種石油電動(dòng)鉆機(jī)再生制動(dòng)能量的回收利用裝置，該裝置通過(guò)直流母線DC-1ink 9與石油電動(dòng)鉆機(jī)變頻拖動(dòng)系統(tǒng)6相連接，該裝置包括直流-交流DC/AC變換器1、直流-直流DC/DC變換器2、超級(jí)電容3、檢測(cè)控制系統(tǒng)4，檢測(cè)控制系統(tǒng)4與直流母線DC-Link 9相連接，檢測(cè)控制系統(tǒng)4分別與直流-交流DC/AC變換器1、直流-直流DC/DC變換器2相連接，直流-交流DC/AC變換器I的另一端與MCC負(fù)載10相連接，直流-直流DC/DC變換器2的另一端與超級(jí)電容3相連接，直流母線DC-Link 9分別與直流-交流DC/AC變換器1、直流-直流DC/DC變換器2相連接。
[0014]本實(shí)用新型可以單獨(dú)成套與原電動(dòng)鉆機(jī)電控系統(tǒng)相連接后使用，也可以嵌入到絞車由變頻裝置拖動(dòng)的電動(dòng)鉆機(jī)電控系統(tǒng)中使用。
[0015]下面根據(jù)附圖2，以ZJ70DB型鉆機(jī)為例，對(duì)本實(shí)用新型采用嵌入式連接方法的工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
[0016]根據(jù)鉆井工藝要求，電動(dòng)鉆機(jī)的下鉆周期平均為180秒，由下放60秒，提升30秒，上、卸扣及其它約90秒組成；MCC負(fù)載10為電機(jī)控制中心，負(fù)荷為300kW?500kW。設(shè)定好直流母線DC-Link 9的存儲(chǔ)電壓的第一閾值、第二閾值、第三閾值、第四閾值，其中第一閾值 < 第二閾值 < 第三閾值 < 第四閾值。
[0017]當(dāng)鉆機(jī)大鉤掛接重物下放時(shí)，鉆具的重力勢(shì)能通過(guò)變頻電機(jī)DWA、變頻電機(jī)DWB收集，由絞車變頻拖動(dòng)系統(tǒng)6轉(zhuǎn)換為直流電能后存儲(chǔ)在直流母線DC-Link 9中，當(dāng)直流母線DC-Link 9中的直流電壓值V升高至第一閥值時(shí)，在檢測(cè)控制系統(tǒng)4的控制下，直流-交流DC/AC變換器I開始工作，為MCC負(fù)載10提供電能；當(dāng)直流母線DC-Link 9中的直流電壓值V繼續(xù)升高至第三閥值時(shí)，檢測(cè)控制系統(tǒng)4控制直流-直流變換器2投入運(yùn)行，將直流母線DC-Link 9上的部分電能存儲(chǔ)于超級(jí)電容3中；當(dāng)直流母線DC-Link 9中的直流電壓值V升高至第四閥值時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)7同時(shí)自動(dòng)投入工作，將多余的電能通過(guò)制動(dòng)電阻消耗掉。
[0018]當(dāng)鉆機(jī)空鉤提升或上卸扣時(shí)，直流母線DC-Link 9的電壓值V下降至第四閥值時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)7停止工作；直流母線DC-Link 9的電壓值V下降至第二閥值時(shí)，在檢測(cè)控制系統(tǒng)4的控制下，超級(jí)電容3向直流-直流DC/DC變換器2釋放能量，供MCC負(fù)載10及直流母線DC-Link 9上的其他負(fù)載使用，通過(guò)檢測(cè)控制系統(tǒng)4的監(jiān)控，當(dāng)直流母線DC-Link 9上電壓值V低于第二閥值或超級(jí)電容3無(wú)電時(shí)，超級(jí)電容3放電結(jié)束，通過(guò)檢測(cè)控制系統(tǒng)4的控制，使直流-直流DC/DC變換器2停止工作；當(dāng)直流母線DC-Link 9上電壓值V低于第一閥值時(shí)，直流-交流DC/AC變換器I停止工作，等待下一個(gè)工作周期的開始。
[0019]起下鉆是鉆機(jī)工作的重要環(huán)節(jié)，通常打一口井需要數(shù)十次這樣的過(guò)程。本實(shí)用新型的周期性循環(huán)工作，可顯著節(jié)省電能，降低能耗，與同等常規(guī)鉆機(jī)相比，一次全程起下鉆過(guò)程可節(jié)省能耗10%以上。
[0020]以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)在本實(shí)用新型所提供的技術(shù)啟示下，還可以做出其他等同變型和改進(jìn)，也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種石油電動(dòng)鉆機(jī)再生制動(dòng)能量的回收利用裝置，該裝置通過(guò)直流母線DC-1ink(9)與石油電動(dòng)鉆機(jī)變頻拖動(dòng)系統(tǒng)(6)相連接，其特征在于:該裝置包括直流-交流DC/AC變換器(I)、直流-直流DC/DC變換器(2 )、超級(jí)電容(3 )、檢測(cè)控制系統(tǒng)(4)，所述檢測(cè)控制系統(tǒng)(4)與所述直流母線DC-Link (9)相連接，所述檢測(cè)控制系統(tǒng)(4)分別與所述直流-交流DC/AC變換器(I)、所述直流-直流DC/DC變換器(2 )相連接，所述直流-交流DC/AC變換器(I)的另一端與MCC負(fù)載(10)相連接，所述直流-直流DC/DC變換器(2)的另一端與所述超級(jí)電容(3)相連接，所述直流母線DC-Link (9)分別與所述直流-交流DC/AC變換器(I)、所述直流-直流DC/DC變換器(2 )相連接。
【文檔編號(hào)】H02J15/00GK203377683SQ201320479724
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】馬雙富, 朱奇先, 黨懷東, 劉浩, 楊榮, 王興亮, 王有云, 馬?；? 戴恒陽(yáng), 丁軍懷 申請(qǐng)人:天水電氣傳動(dòng)研究所有限責(zé)任公司