CN212958512U - 一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，包括司钻房、滚筒单元、排管单元和注入头单元，所述司钻房内集成有变频系统和PLC，所述滚筒单元包括滚筒电机，所述排管单元包括排管电机，所述注入头单元包括两个注入头交流电机，所述变频系统分别与所述PLC、所述滚筒电机、所述排管电机和所述两个注入头交流电机电连接。本实用新型采用电驱的数字化控制系统，相比传统的液压控制系统而言，不会出现漏油、渗油等问题，减小了对作业环境的污染，另外，对油管的张力和速度控制更加精确，有利于提升作业的精度和效率，并且，采用电驱系统，整个连续油管作业机的稳定性和可靠性更高，维护点少，有利于降低人力成本。

Description

一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统

技术领域

本实用新型涉及连续油管控制技术领域，尤其涉及一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统。

背景技术

传统的连续油管机系统为纯液压控制系统。由于目前液压控制系统本身条件的限制，存在以下问题：一、作业环境污染大；二、人员浪费严重；三、设备检修困难；四、钻井修井效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统。

本实用新型提供一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，包括司钻房、滚筒单元、排管单元和注入头单元，所述司钻房内集成有变频系统和PLC，所述滚筒单元包括滚筒电机以及由该滚筒电机通过第一传动机构驱动的滚筒，所述排管单元包括排管电机以及由该排管电机通过第二传动机构驱动的排管轴，所述注入头单元包括两个注入头交流电机，所述变频系统分别与所述PLC、所述滚筒电机、所述排管电机和所述两个注入头交流电机电连接。

可选地，所述控制系统还包括数据处理单元，所述数据处理单元与所述PLC连接。

可选地，所述控制系统还包括配电系统，所述配电系统包括系统电源、母排、注入头交流电机断路器、注入头变频器双整流、斩波器、制动电阻、注入头逆变单元、滚筒电机断路器和辅助断路器，所述系统电源通过所述母排分别与所述注入头交流电机断路器、所述滚筒电机断路器和所述辅助断路器连接，所述注入头交流电机断路器与所述注入头变频器双整流连接，所述注入头变频器双整流分别与所述斩波器和所述注入头逆变单元连接，所述注入头逆变单元与所述注入头交流电机连接，所述斩波器与所述制动电阻连接，所述滚筒电机断路器通过滚筒电机变频器与所述滚筒电机连接，所述辅助断路器通过排管电机变频器与所述排管电机连接。

可选地，所述司钻房内设置有照明单元，所述系统电源通过所述母排依次与所述辅助断路器和所述照明单元连接。

可选地，所述司钻房内外设置有视频监控单元，所述系统电源通过所述母排依次与所述辅助断路器和所述视频监控单元连接。

可选地，所述滚筒单元还包括由该滚筒电机通过第一传动机构驱动的滚筒。

可选地，所述排管单元还包括由该排管电机通过第二传动机构驱动的排管轴。

可选地，所述第一传动机构和所述第二传动机构构造为链条传动机构。

可选地，所述控制系统还包括编码器，所述编码器与所述注入头单元和所述滚筒单元中的至少一者连接以用于计算油管下放的深度。

可选地，所述滚筒电机和所述排管电机中的至少一者为伺服电机。

本实用新型的有益效果：由于其采用了电驱的数字化控制系统，相比传统的液压控制系统而言，不会出现漏油、渗油等问题，减小了对作业环境的污染，另外，对油管的张力和速度控制更加精确，有利于提升作业的精度和效率，并且，采用电驱系统，整个连续油管作业机的稳定性和可靠性更高，维护点少，有利于降低人力成本。

附图说明

图1是本实用新型示例性实施例提供的控制系统的示意框图。

图2是本实用新型示例性实施例提供的配电系统电路图；

图3是本实用新型示例性实施例提供的连续油管作业机的结构示意图。

附图标记：1-系统电源；2-注入头交流电机断路器；3-注入头变频器双整流；4-斩波器；5-制动电阻；6-注入头逆变单元；7-注入头交流电机；8-滚筒电机断路器；9-辅助断路器；10-滚筒电机变频器；11-滚筒电机；12-照明单元；13-排管电机变频器；20-滚筒单元；30-排管单元；40-注入头单元；50-司钻房。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

参照图1、图2和图3，一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，该控制系统包括司钻房50、滚筒单元20、排管单元30和注入头单元40，司钻房50内集成有变频系统和PLC，滚筒单元20包括滚筒电机11，排管单元30包括排管电机，注入头单元40包括两个注入头交流电机7，变频系统分别与PLC、滚筒电机11、排管电机和两个注入头交流电机7电连接。

通过上述技术方案，本实用新型实施例所公开的控制系统，由于其采用了电驱的数字化控制系统，相比传统的液压控制系统而言，不会出现漏油、渗油等问题，减小了对作业环境的污染，另外，对油管的张力和速度控制更加精确，有利于提升作业的精度和效率，并且，采用电驱系统，整个连续油管作业机的稳定性和可靠性更高，维护点少，有利于降低人力成本。

进一步地，控制系统还包括数据处理单元，数据处理单元与PLC连接，数据处理单元可以对PLC所采集的工作参数进行存储等处理，这里的工作参数可以是电机运行参数、房体内外的温度和湿度等。

其中，PLC的型号可以有多种选择，例如，PLC可以为Siemens S7-200CN。

参照图1和图2进一步地，变频系统包括滚筒电机变频器10和排管电机变频器13，控制系统还包括配电系统，配电系统包括系统电源1、母排、注入头交流电机断路器2、注入头变频器双整流3、斩波器4、制动电阻5、注入头逆变单元6、滚筒电机断路器8和辅助断路器9，系统电源1通过母排分别与注入头交流电机断路器2、滚筒电机断路器8和辅助断路器9连接，注入头交流电机断路器2与注入头变频器双整流3连接，注入头变频器双整流3分别与斩波器4和注入头逆变单元6连接，注入头逆变单元6与注入头交流电机7连接，斩波器4与制动电阻5连接，滚筒电机断路器8通过滚筒电机变频器10与滚筒电机11连接，辅助断路器9通过排管电机变频器13与排管电机连接。这里的系统电源1可以是电网或者发电机。

具体地，滚筒电机11和排管电机中的至少一者为伺服电机，即，滚筒电机11可以是伺服电机，排管电机可以是伺服电机，还可以滚筒电机11和排管电机均为伺服电机。

参照图2，进一步地，司钻房50内设置有照明单元12，系统电源1通过母排依次与辅助断路器9和照明单元12连接，照明单元12可以是灯具，照明单元12可以设置在司钻房50的内部和外部，以便对司钻房50内外进行照明。另外，照明单元12还可以跟PLC连接，以根据PLC采集到的环境参数对照明单元12进行调节。

进一步地，司钻房50内外设置有视频监控单元，系统电源1通过母排依次与辅助断路器9和视频监控单元连接，视频监控单元可以包括PC主机、摄像头和显示器，以通过显示屏对连续油管作业机周边的工况进行监控。

可选地，滚筒单元20还包括由该滚筒电机11通过第一传动机构驱动的滚筒。

可选地，排管单元30还包括由该排管电机通过第二传动机构驱动的排管轴。

可选地，第一传动机构和第二传动机构构造为链条传动机构，也就是说，滚筒电机11可以通过链条传动机构驱动滚筒转动，以对卷绕在滚筒上的油管进行收放，同理，排管电机可以通过链条传动机构驱动排管轴转动。

控制系统还包括编码器，编码器与注入头单元40和滚筒单元20中的至少一者连接以用于计算油管下放的深度，也就是说，编码器可以与注入头电机连接，也可以与滚筒电机11连接，或者编码器的数量为两个，两个编码器分别与注入头电机和滚筒电机11连接，通过设置编码器，可以准确测量出油管的下方深度。

另外，在司钻房50外部还可以设置空调器，以通过空调器对司钻房50的温度进行调节。

本控制系统的可以具有以下三种工作模式：第一、应急模式，第二、牵引管模式，第三、收放管模式。

应急模式：即滚筒电机11、注入头交流电机7、排管电机分别动作，互不相干。此模式下可以切换两个注入头交流电机7的单独使用，可以切换滚筒为速度模式，以满足特殊工况。

牵引管模式：即此时需要滚筒电机11与排管电机联动，此时需要有外力拉动，例如，可以通过吊车牵引油管。此模式下，滚筒以扭矩模式运行以保持连续油管张力，排管电机跟随滚筒转动，为避免排管电机频繁动作，设置以滚筒转半圈排管电机动作一次，动作相应圈数。此模式下，充分利用了伺服电机位置和扭矩控制的准确性。

收放管模式：此模式建立在牵引管模式的基础上，加入了注入头电机。此模式下滚筒电机11跟着注入头转动，滚筒伺服保持油管张力，注入头变频器控制运转速度，排管电机跟随滚筒动作。如此，只需要控制注入头的转速即可控制三个设备的联动，简单高效。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，其特征在于，包括司钻房、滚筒单元、排管单元和注入头单元，所述司钻房内集成有变频系统和PLC，所述滚筒单元包括滚筒电机，所述排管单元包括排管电机，所述注入头单元包括两个注入头交流电机，所述变频系统分别与所述PLC、所述滚筒电机、所述排管电机和所述两个注入头交流电机电连接。

2.根据权利要求1所述的一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括数据处理单元，所述数据处理单元与所述PLC连接。

3.根据权利要求1所述的一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括配电系统，所述配电系统包括系统电源、母排、注入头交流电机断路器、注入头变频器双整流、斩波器、制动电阻、注入头逆变单元、滚筒电机断路器和辅助断路器，所述系统电源通过所述母排分别与所述注入头交流电机断路器、所述滚筒电机断路器和所述辅助断路器连接，所述注入头交流电机断路器与所述注入头变频器双整流连接，所述注入头变频器双整流分别与所述斩波器和所述注入头逆变单元连接，所述注入头逆变单元与所述注入头交流电机连接，所述斩波器与所述制动电阻连接，所述滚筒电机断路器通过滚筒电机变频器与所述滚筒电机连接，所述辅助断路器通过排管电机变频器与所述排管电机连接。

4.根据权利要求3所述的一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，其特征在于，所述司钻房内设置有照明单元，所述系统电源通过所述母排依次与所述辅助断路器和所述照明单元连接。

5.根据权利要求3所述的一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，其特征在于，所述司钻房内外设置有视频监控单元，所述系统电源通过所述母排依次与所述辅助断路器和所述视频监控单元连接。

6.根据权利要求1所述的一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，其特征在于，所述滚筒单元还包括由该滚筒电机通过第一传动机构驱动的滚筒。

7.根据权利要求6所述的一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，其特征在于，所述排管单元还包括由该排管电机通过第二传动机构驱动的排管轴。

8.根据权利要求7所述的一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，其特征在于，所述第一传动机构和所述第二传动机构构造为链条传动机构。

9.根据权利要求1所述的一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括编码器，所述编码器与所述注入头单元和所述滚筒单元中的至少一者连接以用于计算油管下放的深度。

10.根据权利要求1所述的一种电驱数字化连续油管作业机的控制系统，其特征在于，所述滚筒电机和所述排管电机中的至少一者为伺服电机。

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