CN103399504B - 一种电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电机控制系统，应用在石油钻井平台，包括电机控制装置和正压防爆壳体：所述电机控制装置安装在正压防爆壳体内，包括控制设备；所述控制设备，用于控制对应的电机设备；所述正压防爆壳体内的气压值大于壳体外部的气压值，用于将所述电机控制装置爆炸产生的能量隔离在壳体内部；所述正压防爆壳体包括压力检测设备，所述压力检测设备用于检测壳体内外压力差，并在所述壳体内外压力差大于预定阈值时进行报警操作，可见，在防爆壳体内设置压力检测设备来检测壳体内外的压力差，在当壳体内外压力差大于预定阈值时即可能出现爆炸的情况下进行报警，由此使得操作人员能够有充足的时间做出判断，提高了油田钻井工作的安全性。

Description

一种电机控制系统

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，特别是涉及一种电机控制系统。

背景技术

根据石油钻井平台的智能化、网络化和节能化的发展需求，电驱动钻机为主流的发展方向，随着电力电子技术的发展，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，使高性能交流调速系统应运而生，交流变频器控制的钻机已成为发展趋势，但是由于油田钻井环境的特殊性，比如说在油田工作环境中存在油气、甲烷等可燃气体等，这样的话，必须要求电机控制装置在能够完成应有的功能外，还能够具有防爆的功能。如今一般使用隔爆型设备为电机控制装置提供防爆功能，然而这种隔爆型设备只能单纯提供在发生爆炸时隔离爆炸的能力，却不能在可能发生爆炸的情况下提供有效的预警，故在实际工作中依旧存在一定的安全隐患。

发明内容

为了解决上述电机控制装置只能单纯提供在发生爆炸时隔离爆炸的能力，不具有在可能发生爆炸的情况下提供有效的预警的技术问题，本发明提供了一种电机控制系统。

本发明实施例公开了如下技术方案：

一种电机控制系统，应用在石油钻井平台，包括电机控制装置和正压防爆壳体：

所述电机控制装置安装在正压防爆壳体内，包括控制设备；

所述控制设备，用于控制对应的电机设备；

所述正压防爆壳体内的气压值大于壳体外部的气压值，用于将所述电机控制装置爆炸产生的能量隔离在壳体内部；

所述正压防爆壳体包括压力检测设备，所述压力检测设备用于检测所述正压防爆壳体的壳体内外压力差，并在所述壳体内外压力差大于预定阈值时进行报警操作。

优选的，所述正压防爆壳体内的气压值大于壳体外部的气压值，具体为：

在所述正压防爆壳体内充满纯净气体以使得壳体内的气压值大于壳体外的气压值。

优选的，所述正压防爆壳体还包括油气分离设备：

所述油气分离设备将接收到的气体中的可燃油颗粒分离出来，得到所述纯净气体；

将所述纯净气体充入所述正压防爆壳体内以使得壳体内的气压值大于壳体外的气压值。

优选的，所述电机控制系统安装在所述对电机控制装置用于控制的电机设备处。

优选的，所述电机控制装置还包括冗余通讯设备：

所述冗余通讯设备与所述控制设备相连，用于将从所述电机设备采集的数据传输到所述控制设备以及将所述控制设备的控制信号传输到所述电机设备。

优选的，所述电机控制装置还包括数据采集设备：

所述数据采集设备与所述冗余通讯设备相连，用于采集所述电机设备的数据。

优选的，其特征在于，所述电机控制装置还包括电源浪涌保护设备：

所述电源浪涌保护设备分别与所述电机控制系统的输入电源相连，用于消除所述输入电源的浪涌现象。

由上述技术方案可以看出，采用正压防爆技术，使得防爆壳体内充满一定正压力的洁净气体而在壳体内外形成一定的压力差，以此达到防止可燃气体进入装置内形成的由电气火花造成爆炸的功能，并在壳体内设置压力检测设备来检测壳体内外的压力差，在当壳体内外压力差大于预定阈值时即可能出现爆炸的情况下进行报警，由此使得操作人员能够有充足的时间做出判断，提高了油田钻井工作的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种电机控制系统的系统结构示意图；

图2为本发明一种电机控制系统的另一个系统结构示意图；

图3为本发明一种电机控制系统的另一个系统结构示意图；

图4为本发明一种电机控制系统的另一个系统结构示意图；

图5为本发明一种电机控制系统的另一个系统结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电机控制系统。一方面，采用正压防爆技术，使得防爆壳体内充满一定正压力的洁净气体而在壳体内外形成一定的压力差，以此达到防止可燃气体进入装置内形成的由电气火花造成爆炸的功能，并在壳体内设置压力检测设备来检测壳体内外的压力差，在当壳体内外压力差大于预定阈值时即可能出现爆炸的情况下进行报警，由此使得操作人员能够有充足的时间做出判断，提高了油田钻井工作的安全性。

另一方面，将电机控制系统安装在对应控制的电机设备处，使得在实际操作中可以参照周围工况对电机进行合理有效的控制，进一步提高了油田钻井工作的安全性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

实施例一

请参阅图1，其为本发明一种电机控制系统的系统结构示意图，包括电机控制装置11和正压防爆壳体12，下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系：

所述电机控制装置11安装在正压防爆壳体12内，包括控制设备111；

所述控制设备111，用于控制对应的电机设备；

所述正压防爆壳体12内的气压值大于壳体外部的气压值，用于将所述电机控制装置11爆炸产生的能量隔离在壳体内部；

所述正压防爆壳体12包括压力检测设备121，所述压力检测设备121用于检测所述正压防爆壳体12的壳体内外压力差，并在所述壳体内外压力差大于预定阈值时进行报警操作。

这里对所述正压防爆壳体需要进一步说明的是，由于油田钻井环境中存在油气、甲烷等可燃气体，必须要求电机控制装置具有防爆功能。本发明采用了正压防爆技术，正压防爆技术是指采用具有保护外壳，且壳内有保护气体，并保持高于周围爆炸性气体混合物的压力，以避免外部爆炸性混合物进入内部的设计、结构与标志应要求。

对于压力检测设备来说，可以实时检测壳体的内外压力差，当内外压力差值出现了大于预定阈值的情况时，会通过指示灯或其他报警形式进行报警，实现正压防爆壳体的诊断功能。

优选的，所述正压防爆壳体内的气压值大于壳体外部的气压值，具体为：

在所述正压防爆壳体内充满纯净气体以使得壳体内的气压值大于壳体外的气压值。

优选的，前述图1所示的电机控制系统的所述正压防爆壳体还包括油气分离设备200，如图2所示：

所述油气分离设备将接收到的气体中的可燃油颗粒分离出来，得到所述纯净气体；

将所述纯净气体充入所述正压防爆壳体内以使得壳体内的气压值大于壳体外的气压值。

正压防爆技术是将装置内充满一定正压力的洁净气体，装置内外形成一定的压力差，一次达到防止可燃气体进入装置内形成的由电气火花造成爆炸。本发明采用的是引入钻井平台1Mpa的气体，进入到油气分离设备中，优选的可以使用油气分离装置AFR2000，AFR2000为可调气压大小并可以显示内部气压大小的油气分离装置，油气分离装置能有效分离进入的气体中的可燃油颗粒；经过油气分离以后的纯净气体进入装置内部，形成内外的一定压力差，压力大小可以调节AFR2000来设定，分离出的油液可以通过密封管道流出箱体。

优选的，所述电机控制系统安装在所述对电机控制装置11用于控制的电机设备处。

把电机控制系统安装在被控制的电机附近，可以使得在操作时可以参照周围的其他设备的工况来进行合理的控制。

从本实施例可以看出，一方面，采用正压防爆技术，使得防爆壳体内充满一定正压力的洁净气体而在壳体内外形成一定的压力差，以此达到防止可燃气体进入装置内形成的由电气火花造成爆炸的功能，并在壳体内设置压力检测设备来检测壳体内外的压力差，在当壳体内外压力差大于预定阈值时即可能出现爆炸的情况下进行报警，由此使得操作人员能够有充足的时间做出判断，提高了油田钻井工作的安全性。

另一方面，将电机控制系统安装在对应控制的电机设备处，使得在实际操作中可以参照周围工况对电机进行合理有效的控制，进一步提高了油田钻井工作的安全性。

实施例二

在实施例一的基础上，对本发明的一种电机控制系统中的电机控制装置进行进一步的描述，请参阅图3，其为本发明一种电机控制系统的另一个系统结构示意图，所述电机控制装置11还包括冗余通讯设备300：

所述冗余通讯设备300与所述控制设备111相连，用于将从所述电机设备采集的数据传输到所述控制设备111以及将所述控制设备111的控制信号传输到所述电机设备。

对于冗余通讯这种通讯方式，使得多个冗余通讯设备分担整个系统的数据传输，减少了数据传输的失败率，提高了整个数据传输系统的可靠性。

优选的，前述图3所示的电机控制装置还包括数据采集设备400，如图4所示：

所述数据采集设备与所述冗余通讯设备相连，用于采集所述电机设备的数据。

这里需要说明的是，数据采集设备主要采集被控电机设备的各项参数和信息等，比如以实际工作环境下的电机控制系统来进行说明，数据采集设备数据采集设备主要由安装在普通背板上的西门子数字量输入\输出模块(8DI\8DO)M3,模拟量输出模块（4AO）M4和和模拟量输入模块(2AI)M5组成。各个模块的主要功能如下：

数字量输入\输出模块(8DI\8DO)M3采集停机信号、系统检修信号、风压信号等，输出面板指示灯显示启停机状态、故障指示、电机过热等信号；

模拟量输出模块（4AO）M4分别输出电机电流信号和电机转速信号。

模拟量输入模块(2AI)M5采集电机控制装置控制的电机的温度信号；

优选的，前述图3所示的电机控制装置还包括电源浪涌保护设备500，如图5所示：

所述电源浪涌保护设备分别与所述电机控制系统的输入电源相连，用于消除所述输入电源的浪涌现象。

可见，综合实施例一的部分，本发明中采用冗余通信设备，采取了正压防爆方式，开发出适合油田钻井工况的控制模式的电机控制系统，具有体积较小，安装方式简单，能适合油田钻井绞车、泥浆泵和换钻具等工况，能显著减少对钻井平台的冲击等优点。

根据石油钻井平台实际工况，本发明的整个电机控制系统至少具备了下表所示的以下功能：

由上述实施例可以看出，采用正压防爆技术，使得防爆壳体内充满一定正压力的洁净气体而在壳体内外形成一定的压力差，以此达到防止可燃气体进入装置内形成的由电气火花造成爆炸的功能，并在壳体内设置压力检测设备来检测壳体内外的压力差，在当壳体内外压力差大于预定阈值时即可能出现爆炸的情况下进行报警，由此使得操作人员能够有充足的时间做出判断，提高了油田钻井工作的安全性。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）或随机存储记忆体（RandomAccessMemory，RAM）等。

以上对本发明所提供的一种电机控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种电机控制系统，应用在石油钻井平台，其特征在于，包括电机控制装置和正压防爆壳体：

所述电机控制装置安装在正压防爆壳体内，包括控制设备；

所述控制设备，用于控制对应的电机设备；

所述正压防爆壳体内的气压值大于壳体外部的气压值，用于将所述电机控制装置爆炸产生的能量隔离在壳体内部；

所述正压防爆壳体包括压力检测设备，所述压力检测设备用于检测所述正压防爆壳体的壳体内外压力差，并在所述壳体内外压力差大于预定阈值时进行报警操作；

其中，所述正压防爆壳体内的气压值大于壳体外部的气压值，具体为：

在所述正压防爆壳体内充满纯净气体以使得壳体内的气压值大于壳体外的气压值；

所述正压防爆壳体还包括油气分离设备：

所述油气分离设备将接收到的气体中的可燃油颗粒分离出来，得到所述纯净气体；

将所述纯净气体充入所述正压防爆壳体内以使得壳体内的气压值大于壳体外的气压值；

所述电机控制系统安装在对应控制的电机设备处；

所述电机控制装置还包括冗余通讯设备：

所述冗余通讯设备与所述控制设备相连，用于将从所述电机设备采集的数据传输到所述控制设备以及将所述控制设备的控制信号传输到所述电机设备；

所述电机控制装置还包括数据采集设备：

所述数据采集设备与所述冗余通讯设备相连，用于采集所述电机设备的数据；

所述电机控制装置还包括电源浪涌保护设备：

所述电源浪涌保护设备分别与所述电机控制系统的输入电源相连，用于消除所述输入电源的浪涌现象。