專利名稱：用于石油鉆井設(shè)備的油改電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電控房的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于石油鉆井設(shè)備的油改電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電控房。
背景技術(shù)：
鉆井勘探作為油田開(kāi)發(fā)的ー個(gè)重要組成部分，打造綠色鉆井、節(jié)能、清潔、高效的生產(chǎn)成為鉆井行業(yè)發(fā)展的新目標(biāo)，對(duì)鉆機(jī)的節(jié)能和環(huán)保性能提出了更高要求。網(wǎng)電鉆井是鉆井勘探行業(yè)節(jié)能減排的ー個(gè)重要舉措，也是鉆井行業(yè)節(jié)約成本增加效益的ー個(gè)重要舉
措。 目前，作為井隊(duì)供電的主要設(shè)備是主發(fā)電機(jī)和備用發(fā)電機(jī)，采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，柴油消耗量大，定期維護(hù)工作量較大。大批主力型鉆機(jī)，由于設(shè)備老化，消耗柴油、機(jī)油逐年增カロ，鉆井成本居高不下。相同エ況下，網(wǎng)電鉆機(jī)的能耗成本至少可以節(jié)約40%，7000米電動(dòng)鉆機(jī)使用柴油發(fā)電機(jī)做動(dòng)カ每月消耗柴油約140噸，改用網(wǎng)電后，電耗約為每月66. 70萬(wàn)千瓦時(shí)，這樣一來(lái)，每臺(tái)網(wǎng)電鉆機(jī)毎月可節(jié)約費(fèi)用50多萬(wàn)元。油改電項(xiàng)目電傳控制系統(tǒng)由I座電控房、I套司鉆操作箱、2套電機(jī)操作箱、2臺(tái)三相交流變頻電動(dòng)機(jī)(包括水箱及其安裝基座)、若干電纜及其附件構(gòu)成。電控房用于接收來(lái)自高壓房的AC600V、50Hz的電能，通過(guò)傳動(dòng)及控制系統(tǒng)提供給主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；接收來(lái)自高壓房的AC400V、50Hz的電能，為電氣傳動(dòng)及控制系統(tǒng)提供AC400V、AC220V、DC24V控制電源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)的故障及時(shí)進(jìn)行指示、報(bào)警和保護(hù)，具有完善的保護(hù)功能，具有兩套工作組的用于石油鉆井設(shè)備的油改電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電控房。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的用于石油鉆井設(shè)備的油改電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電控房，包括出線板I、出線板2、傳動(dòng)系統(tǒng)、MCC系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng),傳動(dòng)系統(tǒng)包括整流單元和逆變單元，PLC系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)及一臺(tái)エ控機(jī)，エ控機(jī)與PLC控制系統(tǒng)相連，PLC控制系統(tǒng)分別與整流単元、逆變單元、MCC系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng)相連，MCC系統(tǒng)的輸出與出線板2相連；出線板I與整流単元相連，整流単元的輸出與逆變單元連接，逆變單兀的輸出與出線板2相連。輔助設(shè)備系統(tǒng)包括空調(diào)、插座、煙霧報(bào)警器、溫濕度傳感器和熒光燈，空調(diào)、煙霧報(bào)警器和溫濕度傳感器分別與PLC控制系統(tǒng)相連。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
I.整流單元采用ニ極管橋式結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)，并配有預(yù)充電回路，為系統(tǒng)提供超溫保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)，過(guò)流保護(hù)，缺相保護(hù)等完善的保護(hù)。2.逆變單元采用模塊化、數(shù)字化的設(shè)計(jì)，逆變器具備完善的故障自診斷和保護(hù)功能，包括過(guò)流保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)，過(guò)載保護(hù)，熔斷保護(hù)，最大輸出電流限制，失風(fēng)保護(hù)，以及數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng)的其他保護(hù)等。
3.整套設(shè)備分成兩套工作組，一用ー備，采用冷備冗余的形式，當(dāng)ー組出現(xiàn)問(wèn)題是，啟動(dòng)備用組繼續(xù)工作。4.溫濕度傳感 器可實(shí)時(shí)檢測(cè)房?jī)?nèi)的溫度和濕度，并將采集數(shù)據(jù)傳送到控制單元，及時(shí)調(diào)節(jié)房?jī)?nèi)的參數(shù)，避免環(huán)境變化對(duì)設(shè)備造成損壞。如圖說(shuō)明
圖I為發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框 圖2為本發(fā)明的整流單元電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖
進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以下所述。如圖I所示，用于石油鉆井設(shè)備的油改電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電控房，包括出線板I、出線板
2、傳動(dòng)系統(tǒng)、MCC系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng)，
傳動(dòng)系統(tǒng)包括整流單元和逆變單元，PLC系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)及一臺(tái)エ控機(jī)，エ控機(jī)與PLC控制系統(tǒng)相連，PLC控制系統(tǒng)分別與整流単元、逆變單元、MCC系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng)相連，MCC系統(tǒng)的輸出與出線板2相連；出線板I與整流單元相連，整流單元的輸出與逆變單元連接，逆變單元的輸出與出線板2相連。輔助設(shè)備系統(tǒng)包括空調(diào)、插座、煙霧報(bào)警器、溫濕度傳感器和熒光燈，空調(diào)、煙霧報(bào)警器和溫濕度傳感器分別與PLC控制系統(tǒng)相連，空調(diào)通過(guò)強(qiáng)制吹風(fēng)把房?jī)?nèi)傳動(dòng)系統(tǒng)等產(chǎn)生的熱量帶走，保持傳動(dòng)和電控系統(tǒng)能在正常的溫度范圍內(nèi)正常工作，通過(guò)溫濕度傳感器實(shí)時(shí)采集電控房?jī)?nèi)的溫度和濕度，并傳送到控制單元，對(duì)房?jī)?nèi)的溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的范圍時(shí)，發(fā)出警報(bào)，同志工作人員及時(shí)檢查房?jī)?nèi)的設(shè)備情況，以免設(shè)備損壞。傳動(dòng)系列整流裝置采用模塊化及高性能系統(tǒng)單元組成，主要用于為電壓型逆變器提供穩(wěn)定可靠的直流電壓，包括一臺(tái)開(kāi)關(guān)柜、兩臺(tái)整流柜、兩臺(tái)逆變柜，其主要功能是把600VAC的交流電源經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)總斷路器，傳輸至兩臺(tái)6脈波整流柜轉(zhuǎn)化成直流電源，再由逆變單元把整流出來(lái)的直流電源逆變?yōu)轭l率、電壓可控的交流電源去驅(qū)動(dòng)交流變頻電機(jī)。如圖2所示，整流単元的直流輸出端可連接ー個(gè)或多個(gè)逆變単元和制動(dòng)單元，形成多傳動(dòng)系統(tǒng)，安裝的逆變單元額定電流之和可以超過(guò)整流裝置的額定輸出電流，但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保瞬時(shí)負(fù)載直流電流之和不要大于整流裝置的額定輸出電流；
該整流裝置的功率部分采用ニ極管組成的6脈波整流橋，不能向到電網(wǎng)回饋再生能量。但當(dāng)多個(gè)逆變單元連接在ー個(gè)公共直流電壓母排上時(shí)，可以在電動(dòng)和發(fā)電運(yùn)行傳動(dòng)之間進(jìn)行能量交換，從而節(jié)省了能量；
輸入端配置有“預(yù)充電回路”，啟動(dòng)整流時(shí)，先為中間回路電容器充電，充電完成后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，預(yù)充電回路斷開(kāi)，主斷路器合閘，為傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)提供過(guò)載和短路保護(hù)；
輸入側(cè)配有專用的電抗器。整流裝置功率単元部分采用兩組三聯(lián)裝的ニ極管組件(簡(jiǎn)稱“整流組件”)組成，模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単，安全性能高，安裝維護(hù)方便。逆變單元的作用是把直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源去驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩。逆變單元采用SIEMENS SINAMICS S120逆變裝置，包括2個(gè)逆變柜。PLC系統(tǒng)安裝在綜合柜內(nèi)，綜合柜內(nèi)還包括了 MCC系統(tǒng)和配電回路。
(I)PLC系統(tǒng)為冷備冗余雙通道PLC系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)包括SIEMENS的S7-300系列CPU及I/O模塊，Nodka公司的TPC7000系列エ控機(jī)，UPS持續(xù)電源I個(gè)、微型斷路器及繼電器、端子等。UPS以及各個(gè)微型斷路器綜合柜柜內(nèi)控制系統(tǒng)的配電；S7-300系列CPU及I/O模塊保證了系統(tǒng)的邏輯處理控制；エ控機(jī)通過(guò)友好的人機(jī)界面，提供了鉆井?dāng)?shù)據(jù)及其他重要參數(shù)的顯示、記錄、查詢和儲(chǔ)存。(2)MCC系統(tǒng)安裝有4個(gè)MCC回路。回路安裝方式并非抽屜式，而是固定式安裝。該柜MCC回路的控制方式均為FVNR+H0A回路，回路具有FVNR功能和PLC程序自動(dòng)控制的功能。(3)配電回路配電回路分別為逆變柜風(fēng)機(jī)400VAC電源、逆變柜220VAC控制電源、PLC柜220VAC控制電源、房?jī)?nèi)空調(diào)供電回路、房?jī)?nèi)照明電源、檢修插座電源。
電控房還包括一個(gè)開(kāi)關(guān)拒，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)包括了 I個(gè)框架斷路器Q1、600VAC接地檢測(cè)回路
(I)Ql斷路器用于接受來(lái)自接受高壓房的600VAC電源輸出，為兩臺(tái)6脈波整流柜提供600VAC電源。Ql斷路器的一對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)接通面板上的“運(yùn)行”，一對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)將24VDC電源信號(hào)輸至PLC。在本柜柜門上，安裝有紅色電源指示燈、白色儲(chǔ)能指示燈、綠色運(yùn)行指示燈，顯示斷路器的各個(gè)動(dòng)作狀態(tài)，并安裝有紅色分閘按鈕，緑色合閘按鈕，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分合閘功能。(2) 600VAC接地檢測(cè)回路對(duì)于ー個(gè)對(duì)地是絕緣的不接地電網(wǎng)系統(tǒng)，例如本系統(tǒng)為IT電網(wǎng)，都存在對(duì)地絕緣電阻的監(jiān)控問(wèn)題，以確保其安全運(yùn)行，而且這種監(jiān)控須是連續(xù)不斷的，井能在超過(guò)了允許值時(shí)就發(fā)生警報(bào)，以提醒操作者妥善處理，避免由于絕緣電阻下降而可能引發(fā)的事故。在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，安裝有DJY-I絕緣檢測(cè)儀，用于監(jiān)測(cè)600VAC絕緣狀態(tài)。絕緣檢測(cè)儀表為指針式顯示，顯示實(shí)際絕緣阻值，另外，在面板上的測(cè)試按鈕TEST，用于功能檢測(cè)，通過(guò)它可對(duì)儀器的功能進(jìn)行檢測(cè)，能很方便地通過(guò)測(cè)試電阻Rt對(duì)儀器的工作狀況進(jìn)行校驗(yàn)。該絕緣檢測(cè)儀的一對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)將24VDC電源信號(hào)輸至PLC。出線板分為出線板I及出線板2。電流大于200A的分支線采用母線接線，小于或者等于200A的分支線采用接插件。動(dòng)カ系統(tǒng)接插件采用四芯或五芯灰色接插件，照明系統(tǒng)采用三芯灰色接插件，控制系統(tǒng)采用藍(lán)色接插件。(I)出線板I包括來(lái)自高壓房的電源輸入，分別為600VAC電源輸入、400VAC電源輸入。600VAC電源輸入的電流大于200A，因此采用母線接線方式，而400VAC電源輸入則采用200A快速接插件。(2)出線板2包括電機(jī)電源、電機(jī)編碼器、電機(jī)輔助信號(hào)、電機(jī)風(fēng)機(jī)、電機(jī)加熱器、電機(jī)操作箱控制、司鉆操作箱控制、司鉆操作箱通訊、故障輸出。電機(jī)電源采用母線接線方式，電纜通過(guò)銅排與電控房進(jìn)行連接，該電纜使用螺栓固定在銅排上。其余均采用接插件，電機(jī)風(fēng)機(jī)采用四芯灰色接插件，電機(jī)加熱器采用三芯灰色接插件，電機(jī)輔助信號(hào)采用六芯藍(lán)色接插件，故障及通訊采用四芯藍(lán)色接插件，電機(jī)編碼器采用十芯藍(lán)色接插件，電機(jī)操作箱控制及司鉆操作箱控制采用20芯藍(lán)色接插件。
權(quán)利要求
1.用于石油鉆井設(shè)備的油改電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電控房，其特征在于它包括出線板(I)、出線板(2)、傳動(dòng)系統(tǒng)、MCC系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng)； 傳動(dòng)系統(tǒng)包括整流單元和逆變單元 ，PLC系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)及一臺(tái)工控機(jī)，工控機(jī)與PLC控制系統(tǒng)相連，PLC控制系統(tǒng)分別與整流單元、逆變單元、MCC系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng)相連，MCC系統(tǒng)的輸出與出線板2相連；出線板I與整流單元相連，整流單元的輸出與逆變單元連接，逆變單元的輸出與出線板2相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于石油鉆井設(shè)備的油改電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電控房，其特征在于所述的輔助設(shè)備系統(tǒng)包括空調(diào)、插座、煙霧報(bào)警器、溫濕度傳感器和熒光燈，空調(diào)、煙霧報(bào)警器和溫濕度傳感器分別與PLC控制系統(tǒng)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于石油鉆井設(shè)備的油改電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電控房，包括出線板1、出線板2、傳動(dòng)系統(tǒng)、MCC系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)包括整流單元和逆變單元，PLC系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)及一臺(tái)工控機(jī)，工控機(jī)與PLC控制系統(tǒng)相連，PLC控制系統(tǒng)分別與整流單元、逆變單元、MCC系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng)相連，MCC系統(tǒng)的輸出與出線板2相連；出線板1與整流單元相連，整流單元的輸出與逆變單元連接，逆變單元的輸出與出線板2相連。本發(fā)明采用全數(shù)字控制技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)故障及時(shí)進(jìn)行指示、報(bào)警和保護(hù)，內(nèi)部器件的布置采有可快速拆卸及安裝的模塊化結(jié)構(gòu)，可完全替代柴油機(jī)應(yīng)用于石油鉆井設(shè)備。
文檔編號(hào)E21B44/00GK102953720SQ201210461399
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者王江陽(yáng), 車明者, 謝偉, 王亮 申請(qǐng)人:成都宏天電傳工程有限公司