CN205297528U - 一种交直流混合动力石油钻机电控系统 - Google Patents
一种交直流混合动力石油钻机电控系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种交直流混合动力石油钻机电控系统,包括发电系统、泥浆泵用电系统、转盘用电系统、绞车用电系统、整流装置;所述转盘用电系统、绞车用电系统分别与整流装置连接,所述泥浆泵用电系统、整流装置分别与发电系统连接;所述泥浆泵用电系统包括相互连接的直流调速整流器和泥浆泵电机,所述直流调速整流器与发电系统连接;所述转盘用电系统包括相互连接的转盘交流变频器、转盘电机,绞车用电系统包括相互连接的绞车交流变频器、绞车电机,所述转盘交流变频器、绞车交流变频器分别与整流装置连接。本实用新型与现有技术相比,本实用新型发电设备和用电设备功率良好匹配,兼顾了性能与价格,实用性和经济性,具备最优化的性价比。
Description
技术领域
本实用新型涉及电控系统,尤其是一种交直流混合动力石油钻机电控系统。
背景技术
由于浅层油井的枯竭,石油开采不得不开采深层油井,因此设备功率就必须加大,而老式的机械钻机效率低下,能源浪费严重。电力驱动由于高效和好的操控性,相对于机械传动显示出云壤之别的性能。由此,石油钻机行业,近二十年来逐步采用先进的全电动钻机替换掉老式的机械钻机。而全电动钻机又分为直流电动钻机和交流电动钻机。然而,不管直流电动钻机还是交流电动钻机都有其缺点。直流电动钻机整体的功率因数比较低,尤其在使用绞车这种冲击负荷时,大扭矩低转速使得功率因数能拉低到0.2。在用柴油机作为发电机设备时,往往需要多加一台柴油机以为系统提供无功,造成了浪费。并且直流驱动的绞车操作时需要与电磁刹车或者盘刹做很好的配合,不然可能造成溜钻或者憋电机的问题。交流电动钻机虽不存在上述缺点,但是其投入太大,同样功率的传动装置,相对于直流的价格贵4~5倍。而且往往控制最简单的泥浆泵是功率最大,数量最多,因而投入也多。因而,在泥浆泵上投入变频器控制不经济。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种优化电动钻机,结合直流电动钻机和交流电动钻机各自的优缺点,取长补短,使得钻机性能价格比达到最优的交直流混合动力石油钻机电控系统。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种交直流混合动力石油钻机电控系统,包括发电系统、泥浆泵用电系统、转盘用电系统、绞车用电系统、整流装置;所述转盘用电系统、绞车用电系统分别与整流装置连接,所述泥浆泵用电系统、整流装置分别与发电系统连接;所述泥浆泵用电系统包括相互连接的直流调速整流器和泥浆泵电机,所述直流调速整流器与发电系统连接;所述转盘用电系统包括相互连接的转盘交流变频器、转盘电机,绞车用电系统包括相互连接的绞车交流变频器、绞车电机,所述转盘交流变频器、绞车交流变频器分别与整流装置连接。
进一步的是,所述发电系统包括三个并联的柴油发电机。
进一步的是,所述整流装置为整流器。
进一步的是,所述整流装置的个数为2个。
进一步的是,所述整流装置上还设有制动器,所述制动器与转盘用电系统、绞车用电系统并联。
本实用新型的有益效果:本实用新型与现有技术相比,本实用新型发电设备和用电设备功率良好匹配,兼顾了性能与价格,实用性和经济性,具备最优化的性价比。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对实用新型做进一步详细的说明。
一种交直流混合动力石油钻机电控系统,其特征在于,包括发电系统、泥浆泵用电系统、转盘用电系统、绞车用电系统、整流装置;所述转盘用电系统、绞车用电系统分别与整流装置连接,所述泥浆泵用电系统、整流装置分别与发电系统连接;所述泥浆泵用电系统包括相互连接的直流调速整流器和泥浆泵电机,所述直流调速整流器与发电系统连接;所述转盘用电系统包括相互连接的转盘交流变频器、转盘电机,绞车用电系统包括相互连接的绞车交流变频器、绞车电机,所述转盘交流变频器、绞车交流变频器分别与整流装置连接。所述发电系统包括三个并联的柴油发电机。
石油钻机需要调速控制的几个负载是绞车、转盘、顶驱和泥浆泵,且这几个负载都是几百上千千瓦的功率。其中,绞车是位能型负载,吊装时,安全非常重要;在本实用新型中绞车电机用绞车交流变频器驱动,可以实现零位悬停,在起下钻这种频繁启动电机的情况下,可以免去直流驱动时,需要人为控制电机扭矩与刹车之间的平衡的麻烦;而这种平衡如果控制不好,则可能造成安全事故;另外交流变频驱动时,网侧的功率因数比较高,不用发电机额外的无功输出。转盘是反抗型变扭矩负载,随着钻进的深入,地层有可能突变,而钻压的给定也可能突变,因此其扭矩一直处于变动之中,采用交流变频器控制其速度,非常稳定可靠。顶驱与转盘功能相同,为互相备用切换的负载。这几个负载离井口比较近,用交流电机可以做到防爆,而直流电机不防爆,安全性也有保障。
泥浆泵负载是泵类负载,其功率比较高,达一千多千瓦,其调速性能要求不高,在给定转速下工作,其转矩也变动不大,其工作的转速比较高。因此用直流调速整流器驱动,性能满足要求,并且不会给电网造成太大无功负担。但如此大功率的负载,用交流变频器驱动的话,成本相当高。
为了提高整流效果,优选的实施方式,所述整流装置为整流器,所述整流装置的个数为2个。
为了使得提高安全系数,优选的实施方式是,所述整流装置上还设有制动器,所述制动器与转盘用电系统、绞车用电系统并联。
实施例如图1所示,一台50式钻机配置的交直流混合动力电动系统。主要由三个柴油发电机、三个交流变频器、两个直流调速整流器、两个整流器、两个绞车电机、一个转盘/顶驱电机、两个泥浆泵电机组成、一个制动器。
所述柴油发电机为CAT3512B型,其额定功率因数为0.7,如果将绞车、转盘等负载都用直流电机驱动,则功率因数会很低,造成在有功功率不大的情况下,多开一台柴油发电机组。采用交直流混合动力,则只需开两台发电机组就能满足。所述交流变频器驱动绞车、转盘等调速和操控性要求比较高的负载。采用西门子S1201500KW整流装置为直流目排供电,采用S120900KW变频器为绞车、转盘/顶驱供电。变频器采用编码器速度反馈,实现零位悬停,绞车的操控可以做到随启随停,并且电机防爆,安全性高。所述直流调速整流器拖动两台泥浆泵负载。采用西门子6RA801200KW直流调速器。电机为串励直流电机。
Claims (5)
1.一种交直流混合动力石油钻机电控系统,其特征在于,包括发电系统、泥浆泵用电系统、转盘用电系统、绞车用电系统、整流装置;
所述转盘用电系统、绞车用电系统分别与整流装置连接,所述泥浆泵用电系统、整流装置分别与发电系统连接;
所述泥浆泵用电系统包括相互连接的直流调速整流器和泥浆泵电机,所述直流调速整流器与发电系统连接;
所述转盘用电系统包括相互连接的转盘交流变频器、转盘电机,绞车用电系统包括相互连接的绞车交流变频器、绞车电机,所述转盘交流变频器、绞车交流变频器分别与整流装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种交直流混合动力石油钻机电控系统,其特征在于,所述发电系统包括三个并联的柴油发电机。
3.根据权利要求2所述的一种交直流混合动力石油钻机电控系统,其特征在于,所述整流装置为整流器。
4.根据权利要求3所述的一种交直流混合动力石油钻机电控系统,其特征在于,所述整流装置的个数为2个。
5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的一种交直流混合动力石油钻机电控系统,其特征在于,所述整流装置上还设有制动器,所述制动器与转盘用电系统、绞车用电系统并联。
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CN201521022360.8U CN205297528U (zh) | 2015-12-10 | 2015-12-10 | 一种交直流混合动力石油钻机电控系统 |
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Cited By (1)
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CN111075346A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-28 | 无锡市钻通工程机械有限公司 | 一种非开挖钻机的电液混合驱动系统及非开挖钻机系统 |
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2015
- 2015-12-10 CN CN201521022360.8U patent/CN205297528U/zh active Active
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CN111075346A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-28 | 无锡市钻通工程机械有限公司 | 一种非开挖钻机的电液混合驱动系统及非开挖钻机系统 |
CN111075346B (zh) * | 2019-12-30 | 2024-04-16 | 无锡市钻通工程机械有限公司 | 一种非开挖钻机的电液混合驱动系统及非开挖钻机系统 |
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