CN109356535A - 动力电池储能式电动修井机 - Google Patents
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Abstract
动力电池储能式电动修井机，包括修井机专用底盘，修井机专用底盘上有交流变频电机，交流变频电机与电能分配控制单元输出端连接，电能分配控制单元输入端连接动力电池组，电能分配控制单元控制交流变频电机的转速，电动修井机行走和起升作业时，动力电池组为交流变频电机提供动力，下放作业时，交流变频电机发电并储存在动力电池组中。本发明不仅能解决常规柴油机修井机存在的高噪音、高能耗、高污染等问题，还解决了现有电动修井机作业动力和行走动力配置浪费的问题，另外，解决了超级电容储能修井机起升间隙需要等待充电的问题。
Description
技术领域
本发明属石油机械，特别涉及到电动修井机。
背景技术
修井机是用于对已开发的油井进行修理作业的主要设备，其主要功能为实现抽油杆、油管在油井内的提升和下放作业。
市面上的修井机普遍采用柴油机作为修井机的行走和作业动力。柴油机具有马力大，不依赖井场电网容量独立作业等优势。修井作业负荷属于周期性负荷，负荷波动大，按最大负荷配置柴油机功率，往往造成柴油机功耗浪费。另外，柴油机本身还存在效率低、污染重、效率大等问题，这些问题与国家可持续发展及加大环境保护力度的方向是背道而驰的。
目前，国内市场已投入使用的网电柴油双动力修井机，其行走动力与作业动力仍由柴油机驱动外，另外配置一台交流电机作为作业动力输入，两套作业动力之间进行机械互锁。该类型的修井机受有2个方面的不足，其一，由于增加了一路作业动力输入，造成整体设备配置成本增加，并且设备整体重量过重，用户难以接受；其二，由于井场低压电网容量较小，为满足修井机作业需求，修井机需要从高压电网引入作业电源，除需要额外配置高压配电房外，还需要井场电工具有高压操作资质。
随着社会和人民群众环保意识逐渐提高，市面上涌现出以超级电容为储能介质的电动修井机。该修井机或以柴油机用于车辆行走，或以拖车作为行走动力，但无论怎么配置，都存在作业动力和行走动力无法完全重合使用的问题。除此之外，这一类的修井机输入电源仍然是井场低压电网，作业依然受到井场电网容量限制，由于修井机在起升作业间隙时间段，井场低压电网没有足够时间为超级电容充满电能，为满足下一次提升作业的能量需求，操作人员必须等待超级电容充电完成，造成时间浪费，大大降低了修井作业的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种以动力电池作为行走和作业能源的自走式电动修井机，本发明不仅能解决常规柴油机修井机存在的高噪音、高能耗、高污染等问题，还解决了现有电动修井机作业动力和行走动力配置浪费的问题，另外，解决了超级电容储能修井机起升间隙需要等待充电的问题。
动力电池储能式电动修井机，包括修井机专用底盘，修井机专用底盘上有交流变频电机，交流变频电机与电能分配控制单元输出端连接，电能分配控制单元输入端连接动力电池组，电能分配控制单元控制交流变频电机的转速，电动修井机行走和起升作业时，动力电池组为交流变频电机提供动力，下放作业时，交流变频电机发电并储存在动力电池组中。
动力电池储能式电动修井机，还包括安装在修井机专用底盘中部的分动箱，修井机专用底盘后部装设绞车撬，角传动箱，滚筒，链条箱，井架位于滚筒上方，滚筒上缠绕有钢丝绳，井架上安装有滑轮，游车大钩，绞车撬上安装有角传动箱，角传动箱输入轴与分动箱上输出轴相连，角传动箱的输入轴沿修井机专用底盘前后方向水平布置，角传动箱的输出轴沿修井机专用底盘左右方向水平布置，角传动箱的输出端与链条箱输入端相连，链条箱输出端与滚筒端部相连，滚筒的一端或两端设置用于减速和停止滚筒的盘式刹车或带式刹车，滚筒上缠绕有钢丝绳，钢丝绳通过井架上的滑轮与游车大钩相连，游车大钩挂住管柱。
所述的交流变频电机的动力输出轴经过变速箱后与分动箱输入轴相连，分动箱的2个动力输出轴沿垂直方向设置，包括分动箱输入轴、分动箱上输出轴、分动箱下输出轴，所述的变速箱输出轴与分动箱输入轴相连，分动箱上输出轴与角传动箱输入轴相连，分动箱的下输出轴与底盘传动轴输入端相连。
本发明的动力电池储能式电动修井机在行走时，电池组向动力电控系统箱体输送电能，电能分配控制单元对动力电池组电能进行控制和分配，经过绞车电机逆变器，驱动绞车电机，绞车电机连接变速箱，变速箱与分动箱连接，分动箱的其中一个输出端将动力传输到底盘，驱动修井机行驶。司机人员通过驾驶室驾驶电门踏板，向电控系统箱体传输电信号，控制电机转速，最终实现对修井机行驶速度的控制。修井机行驶动力完全由电池组提供，真正实现产品安静、低碳、环保。
本发明的动力电池储能式电动修井机在作业时，动力电池组向动力电控系统装置输送电能，经过绞车电机逆变器，驱动绞车电机，绞车电机连接变速箱，变速箱与分动箱连接，分动箱的另一个输出端将动力传输到滚筒，驱动大钩作业。操作室内操作人员通过操作手柄，向逆变器传输电信号，控制电机转速，最终实现对大钩速度的控制。修井机作业动力完全由电池组提供，真正实现产品安静、低碳、环保。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1. 修井设备采用行驶与作业采用同一套动力电池组提供动力，减少修井机额外的动力配置，优化修井机的结构。
2. 修井机动力来源动力电池组，修井机不需要依赖柴油可实现自主行驶及作业。
3. 动力电池组作为能量存储装置，不仅具有超级电容削峰补谷的功能，还能源源不断为设备提供能量，提高作业效率。
4. 交流变频电机可将管柱下放井底作业的管柱势能转化为电能，并存储在动力电池中，实现能量的回收利用。
附图说明
图1为本发明正视图；
图2为本发明俯视图；
图3为本发明工作状态正视图；
图4为本发明的传动示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
如图1-4所示，修井机专用底盘1下方设有交流变频电机2，交流变频电机2后方安装有变速箱3，交流变频电机2上方是电能分配控制单元5，电能分配控制单元5后方是动力电池组6，分动箱7安装在修井机专用底盘1中部，修井机专用底盘后部装设绞车撬4，角传动箱9，滚筒10，链条箱18，井架8位于滚筒10上方，滚筒10上缠绕有钢丝绳12，井架8上安装有滑轮11，游车大钩13。
修井机专用底盘1上设有电能分配控制单元5，电能分配控制单元5输入端与动力电池组6相连，电能分配控制单元5输出端与交流变频电机2相连，交流变频电机2的动力输出端与变速箱3的输入轴相连，变速箱3的输出轴与分动箱7的输入端相连。
上述的分动箱7的2个动力输出轴沿垂直方向设置，包括分动箱输入轴15，分动箱上输出轴16，分动箱下输出轴17，所述的变速箱3输出轴与分动箱输入轴15相连，分动箱上输出轴16与角传动箱9输入轴相连，分动箱的下输出轴17与底盘传动轴输入端19相连。
上述的绞车撬4上安装有角传动箱9，角传动箱9输入轴与分动箱上输出轴16相连。角传动箱9的输入轴沿修井机专用底盘1前后方向水平布置。角传动箱9的输出轴沿修井机专用底盘1左右方向水平布置，角传动箱9的输出端与链条箱18输入端相连，链条箱18输出端与滚筒10端部相连，滚筒10的一端或两端设置用于减速和停止滚筒10的盘式刹车或带式刹车20，滚筒10上缠绕有钢丝绳12，钢丝绳12通过井架8上的滑轮11与游车大钩13相连，游车大钩13挂住管柱14。
本发明的动力电池储能式修井机在行走时，动力电池组6存储的电能，通过电能分配控制单元5经过直流/交流逆变转化为频率、电压可控的交流电能，向交流变频电机2供电，并控制交流变频电机2的输出转速和扭矩。交流变频电机2旋转驱动变速箱3转动，进而带动分动箱下输出轴17，驱动修井机行走。通过电能分配控制单元5控制交流变频电机2的输出转速和扭矩，实现对修井机行走速度及牵引力的控制。
本发明的动力电池储能式修井机在提升工况下，参见图2和图3，动力电池组6的电能，通过电能分配控制单元5转化后，通过电能分配控制单元5经过直流/交流逆变转化为频率、电压可控的交流电能，向交流变频电机2供电，并控制交流变频电机2的输出转速和扭矩。交流变频电机2旋转驱动变速箱3转动，进而带动分动箱上输出轴17，分动箱上输出轴17将动力依次由角传动箱9、链条箱18传送到滚筒10，滚筒10旋转，缠绕钢丝绳12绕过滑轮11带动游车大钩13下的管柱14上下运动。修井机通过电能分配控制单元5控制交流变频电机2的输出转速和扭矩，实现对修井机作业速度及提升载荷的控制。
本发明的动力电池储能式修井机在下放工况下，参见图2和图3，电能分配控制单元5得到下放信号，在游车大钩13和管柱14的自身重力作用下，使钢丝绳12向下运动，钢丝绳12下行带动着滚筒10反向旋转，滚筒10的旋转动能依次通过链条箱8、角传动箱9、分动箱7、变速箱3带动交流变频电机2反向旋转，交流变频电机2发出交流电能，交流电能通过电能分配控制单元5交流/直流变换，将交流电能整流为直流电能，向动力电池组6充电，将能量存储在动力电池组6内；
上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求保护的范围情况下，还可以做出其他形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (3)
1.动力电池储能式电动修井机，其特征在于：包括修井机专用底盘，修井机专用底盘上有交流变频电机，交流变频电机与电能分配控制单元输出端连接，电能分配控制单元输入端连接动力电池组，电能分配控制单元控制交流变频电机的转速，电动修井机行走和起升作业时，动力电池组为交流变频电机提供动力，下放作业时，交流变频电机发电并储存在动力电池组中。
2.根据权利要求1所述的动力电池储能式电动修井机，其特征在于：动力电池储能式电动修井机，还包括安装在修井机专用底盘中部的分动箱，修井机专用底盘后部装设绞车撬，角传动箱，滚筒，链条箱，井架位于滚筒上方，滚筒上缠绕有钢丝绳，井架上安装有滑轮，游车大钩，绞车撬上安装有角传动箱，角传动箱输入轴与分动箱上输出轴相连，角传动箱的输入轴沿修井机专用底盘前后方向水平布置，角传动箱的输出轴沿修井机专用底盘左右方向水平布置，角传动箱的输出端与链条箱输入端相连，链条箱输出端与滚筒端部相连，滚筒的一端或两端设置用于减速和停止滚筒的盘式刹车或带式刹车，滚筒上缠绕有钢丝绳，钢丝绳通过井架上的滑轮与游车大钩相连，游车大钩挂住管柱。
3.根据权利要求2所述的动力电池储能式电动修井机，其特征在于：所述的交流变频电机的动力输出轴经过变速箱后与分动箱输入轴相连，分动箱的2个动力输出轴沿垂直方向设置，包括分动箱输入轴、分动箱上输出轴、分动箱下输出轴，所述的变速箱输出轴与分动箱输入轴相连，分动箱上输出轴与角传动箱输入轴相连，分动箱的下输出轴与底盘传动轴输入端相连。
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