CN207960527U - 一种纯电动修井机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种纯电动修井机，其中电池单元的电池组分别连接充电系统、放电系统、逆变单元、控制单元的直流稳压系统；控制单元的直流稳压系统连接中央控制系统，中央控制系统分别连接能量管理系统、信号反馈系统、无线远传系统，能量管理系统信号连接变频调速系统；逆变单元分别连接变频调速系统和机械液压单元；机械液压单元分别连接盘刹系统、井口机械臂系统、井架支撑系统、滚轮绞车系统，变频调速系统连接动力单元的主电动机，主电动机通过动力换向系统连接离合系统和滚轮绞车系统，离合系统连接车辆底盘单元；优点为：可以在不同的工况下，长期高效稳定的作业，满足各类油田采油作业的需求。

Description

一种纯电动修井机

技术领域

本实用新型涉及修井机技术领域，尤其是涉及一种纯电动修井机。

背景技术

众所周知，目前国内外石油行业修井作业过程中主要有以下几个方式。首先是履带式通井机、其产生的环境污染、噪音污染、路面损坏、操作繁琐和运输问题，使其逐步接近淘汰；第二种是电动修井机，其解决了环境和噪音的问题，但受限于井口变压器的容量，常需要外接变压器来供其工作；第三种是储能式电动修井机，其解决了井口变压器容量受限的问题，但在大负荷时，作业进度慢，稳定性不高，成为制约其推广的主要因素，基于以上背景，本发明提供了一种纯电动的修井机来解决目前行业内的主要问题。

发明内容

本实用新型的目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种纯电动修井机。

本实用新型新的技术方案是：一种纯电动修井机，包括车辆底盘单元、电池单元、逆变单元、机械液压单元、动力单元、控制单元，所述的车辆底盘单元包含驾驶室、车辆底盘及其连接机构；所述的电池单元包含充电系统、电池组、电池管理系统和放电系统；所述的机械液压单元包含盘刹系统、井架支撑系统、滚筒绞车系统和井口机械臂系统；所述的动力单元包含主电动机及其调速装置、离合系统和动力换向系统；所述的控制单元包含直流稳压系统、中央控制系统、能量管理系统、变频调速系统、信息反馈系统和无线远传系统；所述的电池单元的电池组分别连接充电系统、放电系统、逆变单元、控制单元的直流稳压系统，所述的电池管理系统信号连接充电系统、电池组、放电系统，所述的充电系统分别连接电网充电、刹车充电、作业下放充电；所述的控制单元的直流稳压系统连接中央控制系统，中央控制系统分别连接能量管理系统、信号反馈系统、无线远传系统，所述的能量管理系统信号连接变频调速系统；所述的逆变单元分别连接变频调速系统和机械液压单元；所述的机械液压单元分别连接盘刹系统、井口机械臂系统、井架支撑系统、滚轮绞车系统，盘刹系统包括井口钳系统、安全钳系统、工作钳系统；所述的变频调速系统连接动力单元的主电动机，所述的主电动机通过动力换向系统连接离合系统和滚轮绞车系统，所述的离合系统连接车辆底盘单元。

所述的车辆底盘单元主要负责纯电动修井机在作业区域之间的运输工作，主要由主电动机及其调速装置负责动力输出。

所述的电池单元中的充电系统负责在纯电动修井机作业的间歇期将电网能量储存在电池组中，同时可以将作业过程中，下放油杆回馈的能量储存到电池组中，另外还可以将纯电动修井机行驶过程中刹车产生的能量储存到电池组中。

所述的电池管理系统负责管理电池组的均压工作状态、电池组的温度以及剩余电量监测，保证电池组健康高效的运行；放电系统负责电量饱和时多余能量的释放，以及设备检修时，电池组能量的释放。

所述的逆变单元将电池组储存的电能逆变后供给其他单元使用。

所述的机械液压单元的盘刹系统包含井口钳系统、安全钳系统和工作钳系统，井口钳系统负责作业井架的竖起和下放，同时负责井口机械臂系统的动力；安全钳系统和工作钳系统负责完成作业过程中辅助滚筒绞车系统进行制动和悬停操作。

所述的机械液压单元的井架支撑系统借助于井口钳系统提供的动力将井架竖起和放下；所述的机械液压单元的滚筒绞车系统负责在作业过程中将油杆提起和下放的主要作业工作，滚筒绞车系统的动力来源为主电动机及其调速装置；所述的机械液压单元的井口机械臂系统利用置于井口的传感器，在需要井口钳工作的情况下，自主完成卸扣和上扣操作。

所述的动力单元的主电动机通过动力换向系统和离合系统，在不同的挡位和动力方向下完成，车辆底盘的驱动和修井作业的驱动工作。

所述的控制单元的直流稳压系统将电池组不同剩余电量的不同电压稳定在后端设备可以允许的工作电压下，保证不同剩余电量下控制系统的正常工作；中央控制系统负责采集各个单元的运行信息，并根据需要向各个单元释放工作或停机信号，协调纯电动修井机各单元的正常工作；能量管理系统根据修井作业的载荷和电池的剩余电量借助于变频调速系统来控制作业的速度，保证修井作业的高效稳定；信息反馈系统指的是纯电动修井机安装了电压、电流、温度和压力传感器，以及置于绞车上的拉绳编码器，可以实时掌握整机的各项运行指标，便于中央控制系统对作业的工作情况实时记录和分析；无线远传系统通过置于纯电动修井机和作业办公地点的一对无线收发装置，借助于中央控制系统和信息反馈系统可以实现无人值守的全自动作业。

所述的中央控制系统的上位机系统人机界面可以设定好每次作业的深度、作业时间和作业速度；借助于绞车上的拉绳编码器可以实时监测抽油杆的下放和上升位置，借助于拉力传感器可以实时监测抽油杆的重量，借助于位于井口的计数器可以实时监测抽油杆的剩余数量，综合评估以上三个参数给与主电动机不同的指令，自动完成抽油杆的提升和下放操作，当下放或上提到位后，借助与拉绳编码器的位置信息给与井口机械臂卸扣或上扣指令，当井下情况有故障时，可以切换回人工操作，进行人工干预，等待故障解决后，则可以切回自动作业模式。

本实用新型的有益效果是：可以在不同的工况下，长期高效稳定的作业，满足各类油田采油作业的需求。

附图说明

图1为本实用新型的结构关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

一种纯电动修井机，包括车辆底盘单元、电池单元、逆变单元、机械液压单元、动力单元、控制单元，所述的车辆底盘单元包含驾驶室、车辆底盘及其连接机构；所述的电池单元包含充电系统、电池组、电池管理系统和放电系统；所述的机械液压单元包含盘刹系统、井架支撑系统、滚筒绞车系统和井口机械臂系统；所述的动力单元包含主电动机及其调速装置、离合系统和动力换向系统；所述的控制单元包含直流稳压系统、中央控制系统、能量管理系统、变频调速系统、信息反馈系统和无线远传系统；所述的电池单元的电池组分别连接充电系统、放电系统、逆变单元、控制单元的直流稳压系统，所述的电池管理系统信号连接充电系统、电池组、放电系统，所述的充电系统分别连接电网充电、刹车充电、作业下放充电；所述的控制单元的直流稳压系统连接中央控制系统，中央控制系统分别连接能量管理系统、信号反馈系统、无线远传系统，所述的能量管理系统信号连接变频调速系统；所述的逆变单元分别连接变频调速系统和机械液压单元；所述的机械液压单元分别连接盘刹系统、井口机械臂系统、井架支撑系统、滚轮绞车系统，盘刹系统包括井口钳系统、安全钳系统、工作钳系统；所述的变频调速系统连接动力单元的主电动机，所述的主电动机通过动力换向系统连接离合系统和滚轮绞车系统，所述的离合系统连接车辆底盘单元。

所述的车辆底盘单元主要负责纯电动修井机在作业区域之间的运输工作，主要由主电动机及其调速装置负责动力输出。

所述的电池单元中的充电系统负责在纯电动修井机作业的间歇期将电网能量储存在电池组中，同时可以将作业过程中，下放油杆回馈的能量储存到电池组中，另外还可以将纯电动修井机行驶过程中刹车产生的能量储存到电池组中。

所述的电池管理系统负责管理电池组的均压工作状态、电池组的温度以及剩余电量监测，保证电池组健康高效的运行；放电系统负责电量饱和时多余能量的释放，以及设备检修时，电池组能量的释放。

所述的逆变单元将电池组储存的电能逆变后供给其他单元使用。

所述的机械液压单元的盘刹系统包含井口钳系统、安全钳系统和工作钳系统，井口钳系统负责作业井架的竖起和下放，同时负责井口机械臂系统的动力；安全钳系统和工作钳系统负责完成作业过程中辅助滚筒绞车系统进行制动和悬停操作。

所述的机械液压单元的井架支撑系统借助于井口钳系统提供的动力将井架竖起和放下；所述的机械液压单元的滚筒绞车系统负责在作业过程中将油杆提起和下放的主要作业工作，滚筒绞车系统的动力来源为主电动机及其调速装置；所述的机械液压单元的井口机械臂系统利用置于井口的传感器，在需要井口钳工作的情况下，自主完成卸扣和上扣操作。

所述的动力单元的主电动机通过动力换向系统和离合系统，在不同的挡位和动力方向下完成，车辆底盘的驱动和修井作业的驱动工作。

所述的控制单元的直流稳压系统将电池组不同剩余电量的不同电压稳定在后端设备可以允许的工作电压下，保证不同剩余电量下控制系统的正常工作；中央控制系统负责采集各个单元的运行信息，并根据需要向各个单元释放工作或停机信号，协调纯电动修井机各单元的正常工作；能量管理系统根据修井作业的载荷和电池的剩余电量借助于变频调速系统来控制作业的速度，保证修井作业的高效稳定；信息反馈系统指的是纯电动修井机安装了电压、电流、温度和压力传感器，以及置于绞车上的拉绳编码器，可以实时掌握整机的各项运行指标，便于中央控制系统对作业的工作情况实时记录和分析；无线远传系统通过置于纯电动修井机和作业办公地点的一对无线收发装置，借助于中央控制系统和信息反馈系统可以实现无人值守的全自动作业。

所述的中央控制系统的上位机系统人机界面可以设定好每次作业的深度、作业时间和作业速度；借助于绞车上的拉绳编码器可以实时监测抽油杆的下放和上升位置，借助于拉力传感器可以实时监测抽油杆的重量，借助于位于井口的计数器可以实时监测抽油杆的剩余数量，综合评估以上三个参数给与主电动机不同的指令，自动完成抽油杆的提升和下放操作，当下放或上提到位后，借助与拉绳编码器的位置信息给与井口机械臂卸扣或上扣指令，当井下情况有故障时，可以切换回人工操作，进行人工干预，等待故障解决后，则可以切回自动作业模式。

车辆底盘单元的动力来源为主电动机，主电动机通过动力方向的切换利用变频调速装置无级调速控制车辆的行走。车辆底盘单元配有独立的控制单元和制动单元可以在中央控制系统切断的情况下独立完成车辆的安全行驶。

主电动机通过动力方向的切换利用变频装置无级调速可以控制滚筒绞车的速度来改变作业速度。

逆变单元输出连接到主电动机变频器驱动变频器工作。逆变单元另一路输出给机械液压单元供电。逆变单元备用一路输出给应急用电使用。

电池单元的输出分为三路，第一路分配给控制单元的直流稳压系统，第二路分配给逆变单元，第三路分配给放电单元。

电池单元的输入接口有三路，第一路为连接电网充电，第二路为行驶过程中刹车的回馈能量，第三路为作业下放过程中的回馈能量。

控制单元通过直流稳压系统供电，通过总线连接电池单元、逆变单元、机械液压单元和动力单元，与电池单元的通信完成对电池组的充放电操作，与逆变单元通信完成输出电压的监控，与机械液压单元通信完成作业过程中盘刹系统和井架的控制，与动力单元通信借助于变频调速装置控制主电动机的运转，通过信息反馈系统实时改变主电机的运行状态，实现全自动修井作业。

Claims (5)

1.一种纯电动修井机，包括车辆底盘单元、电池单元、逆变单元、机械液压单元、动力单元、控制单元，其特征在于：所述的车辆底盘单元包含驾驶室、车辆底盘及其连接机构；所述的电池单元包含充电系统、电池组、电池管理系统和放电系统；所述的机械液压单元包含盘刹系统、井架支撑系统、滚筒绞车系统和井口机械臂系统；所述的动力单元包含主电动机及其调速装置、离合系统和动力换向系统；所述的控制单元包含直流稳压系统、中央控制系统、能量管理系统、变频调速系统、信息反馈系统和无线远传系统；所述的电池单元的电池组分别连接充电系统、放电系统、逆变单元、控制单元的直流稳压系统；所述的控制单元的直流稳压系统连接中央控制系统，中央控制系统分别连接能量管理系统、信号反馈系统、无线远传系统，所述的能量管理系统信号连接变频调速系统；所述的逆变单元分别连接变频调速系统和机械液压单元；所述的机械液压单元分别连接盘刹系统、井口机械臂系统、井架支撑系统、滚轮绞车系统，所述的变频调速系统连接动力单元的主电动机，所述的主电动机通过动力换向系统连接离合系统和滚轮绞车系统，所述的离合系统连接车辆底盘单元。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动修井机，其特征在于：所述的充电系统分别连接电网充电、刹车充电、作业下放充电。

3.根据权利要求1所述的一种纯电动修井机，其特征在于：所述的电池管理系统信号连接充电系统、电池组、放电系统。

4.根据权利要求1所述的一种纯电动修井机，其特征在于：所述的盘刹系统包括井口钳系统、安全钳系统、工作钳系统。

5.根据权利要求1所述的一种纯电动修井机，其特征在于：所述的车辆底盘单元配有独立的控制单元和制动单元。