CN105680764A - 基于变频调速的钻机保护控制系统 - Google Patents

基于变频调速的钻机保护控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105680764A
CN105680764A CN201610205857.6A CN201610205857A CN105680764A CN 105680764 A CN105680764 A CN 105680764A CN 201610205857 A CN201610205857 A CN 201610205857A CN 105680764 A CN105680764 A CN 105680764A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control system
phase asynchronous
asynchronous motor
svpwm
protection control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610205857.6A
Other languages
English (en)
Inventor
胡业林
郑晓亮
陈兆权
常海军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University of Science and Technology
Original Assignee
Anhui University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University of Science and Technology filed Critical Anhui University of Science and Technology
Priority to CN201610205857.6A priority Critical patent/CN105680764A/zh
Publication of CN105680764A publication Critical patent/CN105680764A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于变频调速的钻机保护控制系统，输入电压经过交-直-交SVPWM变频器给三相异步电动机供电，三相异步电动机连接着传动轴带动钻杆工作。当钻头受到的阻力增大时，三相异步电动机的输入电流也会增大，在三相异步电动机与交-直-交SVPWM变频器之间放置有电流互感器，电流互感器采集到的电信号整流滤波后经A/D转换送入单片机中，单片机可根据电信号的大小实时控制交-直-交SVPWM变频器，从而改变电动机的转速。本发明的有益效果是当钻头受到的阻力增大时，可通过单片机控制交-直-交SVPWM变频器降低电动机的转速，解决了钻头因受到较大阻力导致钻杆产生扭伤或扭断的问题，且本控制系统设计合理，保证了钻机安全稳定的工作。

Description

基于变频调速的钻机保护控制系统
技术领域
本发明涉及变频调速控制技术，具体涉及一种基于变频调速的钻机保护控制系统。
背景技术
钻机是一种可以用来深入地底，破碎岩石，获取地质资料，探明地下地质状况的机械装置。该装置广泛应用于地质勘探、矿石开凿、建筑基础、煤炭开采等方面，由于岩土钻掘工程的目的与施工对象各异，在不同的场合下，应用钻机的类型也不一样，例如有工程施工钻机、石油钻机、地质勘查钻机、岩心钻机以及适用于煤矿及非煤矿山井下水气的全液压履带式煤矿坑道钻机等。
目前，钻机在施工场地的作业过程中，钻杆扭伤或扭断是一种常见的事故，当钻头在地下遇到硬度比较高的岩石，电动机电流会急速增大使电动机保持原来的转速，阻力也就会随之增大，就会导致钻头在钻进过程中钻杆容易发生扭伤或扭断，更重要的是扭伤或扭断的钻杆以及底端的钻头几乎没有任何办法进行打捞，不仅影响施工的正常进度，而且钻杆以及钻头价格昂贵，会带来较大的财产损失。
综上所述，为了避免钻头因遇到过大阻力使得钻杆受到扭矩增大发生扭伤或扭断，急需设计一种新的钻机保护控制系统，既能保证施工速度，又能使钻机安全可靠地运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于变频调速的钻机保护控制系统，解决了钻头因遇到过大阻力使得钻杆受到扭矩增大容易发生扭伤或扭断的技术问题，本控制既能保证施工速度，又能使钻机安全可靠地运行。
为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：基于变频调速的钻机保护控制系统，输入电压经过交-直-交SVPWM变频器给三相异步电动机供电，三相异步电动机连接着传动轴带动钻杆工作,其特征在于，所述三相异步电动机与交-直-交SVPWM变频器之间放置有电流互感器。
所述的钻杆的下端与钻头相连接，钻杆带动钻头旋转破碎地下岩层进行钻进。
所述的的交-直-交SVPWM变频器采用脉冲调制的方法，将原来固定电压固定频率的交流电变换为电压与频率均可调的交流电源，给三相异步电动机供电，可实时改变电动机的输入电压以及频率，电动机转速也就随之可控。
所述的电流互感器一次侧的匝数很少，二次侧匝数很多，可以将一次侧的大电流转换成二次侧的小电流输出，经整流滤波器和A/D转换器与单片机连接，实现对三相异步电动机电流的实时采样。
所述的单片机与交-直-交SVPWM变频器相连接，单片机的六个引脚控制交-直-交SVPWM变频器的六个IGBT管脚，实现对交-直-交SVPWM变频器的脉冲调制控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
基于变频调速的钻机保护控制系统增加了交-直-交SVPWM变频器模块，在单片机的控制下可以将频率可以从原来的50Hz变为10～50Hz内可调，电源电压也变为可调的，一旦钻头受到的阻力过大，可以通过降低转速减小阻力，钻杆的扭矩就不会因承受过大扭矩而扭伤或扭断。
附图说明
图1是本发明一个实施例的变频调速的钻机保护控制系统的电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图1，进一步阐述本发明。
具体实施方式如下：
如图1所示,交流电压经过交-直-交SVPWM变频器给三相异步电动机(4)供电，三相异步电动机(4)连接着传动轴(3)带动钻杆(2)工作，钻杆(2)下端安装有钻头(1)可用来钻进，当钻头(1)遇到硬度高的岩层，受到的阻力增大，三相异步电动机的电流就会急剧升高，用来维持原来的转速，钻杆(2)承受的扭矩也就会增大，容易发生扭伤或扭断。
通过在三相异步电动机(4)与交-直-交SVPWM变频器之间放置一个电流互感器将大电流转换成小电流，再增加一个电阻用来把电流信号转换成电压信号，经整流滤波器和A/D转换器与单片机连接，这就实现了单片机对三相异步电动机电流的实时采样。
若单片机检测三相异步电动机的电流增大到超过一定的参考值范围，就会控制交-直-交SVPWM变频器的六个IGBT引脚减小输入交流电源的电压以及频率，从而使得三相异步电动机的转速下降，钻杆(2)受到的扭矩也会相应减小，防止了钻杆(2)因遭受过大扭矩而扭伤或扭断。
若单片机检测三相异步电动机的电流减小到超过一定的参考值范围，就会控制交-直-交SVPWM变频器的六个IGBT引脚增加输入交流电源的电压以及频率，从而使得三相异步电动机的转速上升，钻杆(2)受到的扭矩也会相应增加，保证钻杆(2)在承受一定扭矩的安全范围内快速稳定的工作。
本发明的基于变频调速的钻机保护控制系统，不管在何种场合下工作，遇到何种硬度的岩层，都能保证钻机的钻杆(2)承受安全扭矩范围内可靠、稳定的运行，杜绝了钻头(1)因遇到高硬度岩层阻力增大而使钻杆(2)承受较大扭矩扭伤或扭断的风险。
以上实施例只是对本发明的具体实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，任何不脱离本发明的工作原理，在此发明基础上进行的更改变形，应均落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.基于变频调速的钻机保护控制系统，输入电压经过交-直-交SVPWM变频器给三相异步电动机(4)供电，三相异步电动机(4)连接着传动轴(3)带动钻杆(2)工作,其特征在于，所述三相异步电动机(4)与交-直-交SVPWM变频器之间放置有电流互感器。
2.根据权利要求1所述的基于变频调速的钻机保护控制系统，其特征在于：所述的钻杆(2)的下端与钻头(1)相连接。
3.根据权利要求1所述的基于变频调速的钻机保护控制系统，其特征在于：所述的的交-直-交SVPWM变频器采用脉冲调制的方法，可实现交流电源的电压与频率均可调。
4.根据权利要求1所述的基于变频调速的钻机保护控制系统，其特征在于：所述的电流互感器经整流滤波器和A/D转换器与单片机连接。
5.根据权利要求3所述的基于变频调速的钻机保护控制系统，其特征在于：所述的单片机与交-直-交SVPWM变频器相连接。
CN201610205857.6A 2016-03-31 2016-03-31 基于变频调速的钻机保护控制系统 Pending CN105680764A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610205857.6A CN105680764A (zh) 2016-03-31 2016-03-31 基于变频调速的钻机保护控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610205857.6A CN105680764A (zh) 2016-03-31 2016-03-31 基于变频调速的钻机保护控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105680764A true CN105680764A (zh) 2016-06-15

Family

ID=56308312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610205857.6A Pending CN105680764A (zh) 2016-03-31 2016-03-31 基于变频调速的钻机保护控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105680764A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992004763A1 (en) * 1990-09-07 1992-03-19 Fanuc Ltd System for driving induction motor
CN201266882Y (zh) * 2008-09-19 2009-07-01 宝鸡石油机械有限责任公司 石油钻机电控系统新型供电装置
CN101806209A (zh) * 2010-02-26 2010-08-18 江苏通华电力设备有限公司 深孔钻车智能控制装置
CN102801384A (zh) * 2012-08-21 2012-11-28 北京信息科技大学 一种基于dsp的感应电机变频调速系统
CN103248311A (zh) * 2013-01-17 2013-08-14 福建睿能电子有限公司 电机变频控制器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992004763A1 (en) * 1990-09-07 1992-03-19 Fanuc Ltd System for driving induction motor
CN201266882Y (zh) * 2008-09-19 2009-07-01 宝鸡石油机械有限责任公司 石油钻机电控系统新型供电装置
CN101806209A (zh) * 2010-02-26 2010-08-18 江苏通华电力设备有限公司 深孔钻车智能控制装置
CN102801384A (zh) * 2012-08-21 2012-11-28 北京信息科技大学 一种基于dsp的感应电机变频调速系统
CN103248311A (zh) * 2013-01-17 2013-08-14 福建睿能电子有限公司 电机变频控制器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
雷蓓: "《交流变频钻机旋转系统控制方法研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科I辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10724300B2 (en) Downhole drilling tool system of torque self-balancing
CN103758453B (zh) 智能化微型钻机
CN201391311Y (zh) 一种自适应变径的推靠装置
CN2881097Y (zh) 钻进式井壁取芯器
CN205172494U (zh) 一种连续油管牵引器
CN205558811U (zh) 一种工程用钻孔设备
CN105680764A (zh) 基于变频调速的钻机保护控制系统
CN103628914B (zh) 一种缓倾角煤层分层开采探放低渗厚层基岩含水层的方法
CN204754762U (zh) 一种建筑用钻孔装置
CN111173441A (zh) 一种稀土永磁直驱钻机
CN205840767U (zh) 一种全电动煤矿坑道钻机
CN103132983A (zh) 石油钻机自动送钻控制系统
CN203476218U (zh) 一种钻机稳固装置
CN205990893U (zh) 水平定向钻钻杆自动装卸装置
Jiarong et al. The development of deep borehole permanent-magnet motor direct drive top-driving drilling rig
CN205135491U (zh) 大功率旋转取心器
CN211402373U (zh) 一种矿山地质环境监测装置
CN103132978A (zh) 石油钻机钻柱的升降控制系统
CN201277000Y (zh) 一种套管定向开窗装置
CN206386119U (zh) 随钻录井安全箱
CN204386451U (zh) 一种多功能全自动螺旋钻机
CN2611568Y (zh) 便携式工程钻机
CN203488109U (zh) 一种定向施工用液压式起放钻塔
CN103527090A (zh) 套管驱动装置
CN103132984A (zh) 石油钻机自动送钻控制系统及其自动送钻控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160615

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication