專利名稱：用于鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于石油鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
石油鉆采設(shè)備是油田最重要的設(shè)備之一，石油鉆機(jī)又是最重要的石油鉆采設(shè)備。鉆機(jī)是一種重型裝備，體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負(fù)載大、工況差、電源系統(tǒng)復(fù)雜、驅(qū)動(dòng)控制困難、固控設(shè)備多樣、安全要求極高，正因?yàn)槿绱耍@機(jī)也是一種昂貴的鉆采設(shè)備。石油鉆采公司或油服公司最苦惱的問題，是隨著原油抽取，油井的鉆采深度不斷增加，而以前購置的鉆機(jī)很快不能滿足需要。如果重新購置新的大規(guī)格鉆機(jī)，價(jià)格相當(dāng)昂貴，且原有鉆機(jī)變?yōu)橐欢褟U鐵。為此，將原有鉆機(jī)升級(jí)改造從而能夠鉆采更深油井，就成了客戶的首選，事實(shí)上，無論鉆采現(xiàn)場(chǎng)市電供應(yīng)條件好壞，鉆機(jī)系統(tǒng)的電源供給均采用雙路供電，也就是說，必須采用柴油發(fā)電機(jī)組備用供電。通常，鉆采現(xiàn)場(chǎng)的供電條件不具備，更多時(shí)候鉆機(jī)系統(tǒng)都采用發(fā)電機(jī)組供電。傳統(tǒng)方式是采用星三角啟動(dòng)、工頻運(yùn)行，這樣的話發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量要增加30 50%，而且電機(jī)工作過程電能消耗很大，大大增加了運(yùn)行成本。綜上所述，傳統(tǒng)做法設(shè)備投入大、施工難度高、電能和柴油浪費(fèi)嚴(yán)重。而截止目前，針對(duì)石油鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)改造這一問題，并沒有一套行之有效的辦法，因此有必要改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題提供一種用于鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用“智能協(xié)控裝置+變頻器”的組合模式，不但可以大幅度減小柴油發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量，節(jié)省大量油耗，而且在工作過程中還具有顯著的節(jié)能效果；另外，通過智能型集中控制，動(dòng)態(tài)地自適應(yīng)調(diào)節(jié)電能分配，使電能利用達(dá)到最佳狀態(tài)，還可方便地操作和協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)盤及其他固控設(shè)備的運(yùn)行，整套系統(tǒng)體現(xiàn)了自動(dòng)化程度高、節(jié)能效果好、控制靈活、安全性高、技術(shù)水平高的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案用于石油鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有智能協(xié)控裝置，所述智能協(xié)控裝置的控制輸出端分別接轉(zhuǎn)盤變頻器和多個(gè)固控變頻器的控制輸入端，所述轉(zhuǎn)盤變頻器的輸出端接轉(zhuǎn)盤電機(jī)的輸入端，所述多個(gè)固控變頻器的輸出端分別接固控設(shè)備電機(jī)的輸入端，其中轉(zhuǎn)盤變頻器和多個(gè)固控變頻器均接三相380VAC電源，且380VAC的三相電源線上均套裝有電流互感器，三相380VAC電源的每相和零線之間接同步變壓器，所述電流互感器和同步變壓器將電信號(hào)傳遞給智能協(xié)控裝置。優(yōu)選地，所述智能協(xié)控裝置設(shè)有10組控制端口，其中一組控制端口控制轉(zhuǎn)盤變頻器，其余控制端口控制其他多個(gè)固控變頻器。優(yōu)選地，所述多個(gè)固控變頻器包括一號(hào)固控變頻器、二號(hào)固控變頻器和三號(hào)固控變頻器，所述一號(hào)固控變頻器輸出端接一號(hào)固控設(shè)備電機(jī)輸入端，所述二號(hào)固控變頻器輸出端接二號(hào)固控設(shè)備電機(jī)輸入端，所述三號(hào)固控變頻器輸出端接三號(hào)固控設(shè)備電機(jī)輸入端。[0007]進(jìn)一步地，三相380VAC電源均通過電抗器接到轉(zhuǎn)盤變頻器和多個(gè)固控變頻器的電源輸入端子R、S、T上。進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)盤變頻器內(nèi)置制動(dòng)單元，并外接制動(dòng)電阻。進(jìn)一步地，所述三號(hào)固控變頻器內(nèi)置制動(dòng)單元，并外接制動(dòng)電阻。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)1、采用“智能協(xié)控裝置+變頻器”的組合模式，徹底解決了鉆機(jī)升級(jí)改造過程的電源配置問題；2、大幅度減小柴油發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量，大大降低了油耗；3、通過智能協(xié)控裝置動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)電能分配，使用電狀態(tài)最佳；4、通過變頻器解決了轉(zhuǎn)盤電機(jī)和其他固控設(shè)備電機(jī)的軟啟動(dòng)、無級(jí)調(diào)速和過程節(jié)能問題；5、采用異網(wǎng)共母線技術(shù)，進(jìn)一步提高了固控設(shè)備節(jié)能效果；6、采用集中控制，數(shù)字顯示，數(shù)字和模擬雙通道操作；7、全部采用弱電控制，電氣安全性高；8、整體節(jié)能效果優(yōu)異,節(jié)電率可達(dá)40%以上。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1描述本實(shí)用新型的一種實(shí)施例。用于石油鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有智能協(xié)控裝置3，所述智能協(xié)控裝置3的控制輸出端分別接轉(zhuǎn)盤變頻器10和多個(gè)固控變頻器的控制輸入端，其中，所述智能協(xié)控裝置3可以設(shè)有10組控制端口，其中一組控制端口控制轉(zhuǎn)盤變頻器10，其余控制端口控制其他多個(gè)固控變頻器；優(yōu)選地，所述多個(gè)固控變頻器包括一號(hào)固控變頻器9、二號(hào)固控變頻器6和三號(hào)固控變頻器4，所述一號(hào)固控變頻器9輸出端接一號(hào)固控設(shè)備電機(jī)13輸入端，所述二號(hào)固控變頻器6輸出端接二號(hào)固控設(shè)備電機(jī)14輸入端，所述三號(hào)固控變頻器4輸出端接三號(hào)固控設(shè)備電機(jī)15輸入端。所述轉(zhuǎn)盤變頻器10的輸出端接轉(zhuǎn)盤電機(jī)12的輸入端，其中轉(zhuǎn)盤變頻器10和多個(gè)固控變頻器均接三相380VAC電源，且380VAC的三相電源線上均套裝有電流互感器1，三相380VAC電源的每相和零線之間接同步變壓器2，所述電流互感器10和同步變壓器2將電信號(hào)傳遞給智能協(xié)控裝置3。三相380VAC電源通過電抗器I 11接到轉(zhuǎn)盤變頻器10的電源輸入端子R、S、T上，三相380VAC電源通過電抗器II 8接到一號(hào)固控變頻器9的電源輸入端子R、S、T上，三相380VAC電源通過電抗器III 7接到二號(hào)固控變頻器6的電源輸入端子R、S、T上，三相380VAC電源通過電抗器IV 5接到三號(hào)固控變頻器4的電源輸入端子R、S、T上，其中，所述轉(zhuǎn)盤變頻器10和三號(hào)固控變頻器4內(nèi)置制動(dòng)單元，并外接制動(dòng)電阻16。本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)在于，可對(duì)多臺(tái)(兩臺(tái)、三臺(tái)最多至9臺(tái))其他固控設(shè)備進(jìn)行集中控制，智能協(xié)控裝置3具有10個(gè)控制端口，其中一個(gè)用于轉(zhuǎn)盤變頻器10的控制，其他控制端口(P2 P10)用來控制其他固控設(shè)備，智能協(xié)控裝置3的控制端口包括輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，輸入信號(hào)包括故障報(bào)警，輸出信號(hào)包括變頻器啟動(dòng)停止、模擬量調(diào)速信號(hào)、復(fù)位信號(hào)等。固控設(shè)備包括砂泵和離心機(jī)，智能協(xié)控裝置3通過程序可設(shè)置固控設(shè)備類型。由于轉(zhuǎn)盤和離心機(jī)均屬于慣性設(shè)備，因此其對(duì)應(yīng)的變頻器必須內(nèi)置制動(dòng)單元，外接制動(dòng)電阻16。制動(dòng)電阻16接在變頻器的P和Pb端子上。本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)還在于，智能協(xié)控裝置3是系統(tǒng)的控制核心，通過電流互感器I檢測(cè)轉(zhuǎn)盤變頻器10輸入側(cè)的電流，經(jīng)同步變壓器2檢測(cè)電壓和相位等信號(hào)，實(shí)時(shí)計(jì)算轉(zhuǎn)盤變頻器10功率、功率因數(shù)和諧波系數(shù)，動(dòng)態(tài)顯示這些參數(shù)，并根據(jù)設(shè)定值實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)節(jié)電能分配，從而控制其他固控設(shè)備的投用。由于該系統(tǒng)是一個(gè)典型的多輸入多輸出系統(tǒng)，建模時(shí)采用狀態(tài)空間法，計(jì)算過程則采用時(shí)域的矩陣計(jì)算法求解參數(shù)，使得系統(tǒng)控制更加及時(shí)和精確。本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)還在于，一號(hào)固控變頻器9、二號(hào)固控變頻器6和三號(hào)固控變頻器4等具有柔性啟動(dòng)、無級(jí)調(diào)速和操控簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，還具有諸如過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、接地保護(hù)、缺相保護(hù)、母線擾動(dòng)保護(hù)等豐富的保護(hù)功能。本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)還在于，采用了異網(wǎng)共母線技術(shù)，使得一號(hào)固控變頻器9、二號(hào)固控變頻器6和三號(hào)固控變頻器4等可以共聯(lián)母線，使得節(jié)能效果更加顯著，并減輕制動(dòng)單元壓力。本實(shí)用新型的輸入電源為三相380VAC和單相220VAC，三相380VAC分別經(jīng)過電抗器I 11、電抗器II 8、電抗器III7、電抗器IV 5，送給轉(zhuǎn)盤變頻器10和一號(hào)固控變頻器9、二號(hào)固控變頻器6和三號(hào)固控變頻器4的輸入端子R、S、T，變頻器得電即可進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。所有變頻器的運(yùn)行和調(diào)速都受控于智能協(xié)控裝置3，智能協(xié)控裝置3具有異地操作調(diào)速功能，控制變頻器的啟停和輸出頻率，同時(shí)可顯示每臺(tái)變頻器的故障和運(yùn)行狀態(tài)。變頻器的輸出端子U、V、W分別接對(duì)應(yīng)設(shè)備電機(jī)的輸入端。轉(zhuǎn)盤變頻器10的輸入側(cè)接電流互感器1，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)盤變頻器10的輸入電流；轉(zhuǎn)盤變頻器10的輸入側(cè)還接了同步變壓器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸入電壓和相位角，從而可由智能協(xié)控裝置3計(jì)算出實(shí)時(shí)功率、功率因數(shù)和諧波含量，進(jìn)行動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)電能分配，同時(shí)改變整流側(cè)的斬波頻率和隨機(jī)數(shù)據(jù)，將諧波抑制到最小。轉(zhuǎn)盤電機(jī)12隨著負(fù)載變化其電流會(huì)發(fā)生變化，系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)盤變頻器10輸入功率變化，控制固控設(shè)備的投用或零投用。也就是說，在動(dòng)態(tài)顯示各參數(shù)變化的同時(shí)，還實(shí)時(shí)監(jiān)控固控設(shè)備，當(dāng)轉(zhuǎn)盤負(fù)載功率大于某一規(guī)定值時(shí)，切斷一切固控設(shè)備；而當(dāng)轉(zhuǎn)盤功率降低到某一值時(shí)，固控設(shè)備可按確定的順序投用。智能協(xié)控裝置3電源輸入端接單相電源220VAC，控制輸出具有9個(gè)固控設(shè)備控制端口，最多可控制9臺(tái)固控設(shè)備。固控設(shè)備可接成共母線形式，即可將某臺(tái)或某幾臺(tái)設(shè)備的再生能量合理使用、節(jié)約電能，也大大減輕了制動(dòng)單元的壓力。本實(shí)用新型另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于使用成本低、操作控制靈活方便。其所用的電線可以反復(fù)使用，尤其是轉(zhuǎn)移工地時(shí)，以其體積小、重量輕、移動(dòng)自用方便的特點(diǎn)，大大降低管理費(fèi)用和使用成本；而且，相對(duì)于傳統(tǒng)的一次性使用的輸氣管道，該系統(tǒng)有更明顯的優(yōu)勢(shì)。另一方面，整套系統(tǒng)供氣始終跟著工作面推進(jìn)，而且配合PLC及PID，使壓縮機(jī)工作在最佳狀態(tài)，使系統(tǒng)具有顯著的節(jié)能效果。本實(shí)用新型操作性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好、電氣安全性高、操作使用方便、可靠性和穩(wěn)定性好、節(jié)能效果顯著，作為用于石油鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)改造的專用變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，具有技術(shù)先進(jìn)性和市場(chǎng)前瞻性的雙重優(yōu)勢(shì)。上述實(shí)施例，只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來限制本實(shí)用新型實(shí)施范圍，故凡以本實(shí)用新型權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.用于石油鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有智能協(xié)控裝置(3)，其特征在于 所述智能協(xié)控裝置(3)的控制輸出端分別接轉(zhuǎn)盤變頻器(10)和多個(gè)固控變頻器的控制輸入端，所述轉(zhuǎn)盤變頻器(10)的輸出端接轉(zhuǎn)盤電機(jī)(12)的輸入端，所述多個(gè)固控變頻器的輸出端分別接固控設(shè)備電機(jī)的輸入端，其中轉(zhuǎn)盤變頻器(10)和多個(gè)固控變頻器均接三相 380VAC電源，380VAC的三相電源線上均套裝有電流互感器(I )，三相380VAC每相和零線之間分別接一個(gè)同步變壓器(2)，所述電流互感器(I)和同步變壓器(2)將電信號(hào)傳遞給智能協(xié)控裝置(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于石油鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于 所述智能協(xié)控裝置(3 )設(shè)有10組控制端口，其中一組控制端口控制轉(zhuǎn)盤變頻器(10 )，其余控制端口控制其他多個(gè)固控變頻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于石油鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于 所述多個(gè)固控變頻器包括一號(hào)固控變頻器(9)、二號(hào)固控變頻器(6)和三號(hào)固控變頻器(4)，所述一號(hào)固控變頻器(9)輸出端接一號(hào)固控設(shè)備電機(jī)(13)輸入端，所述二號(hào)固控變頻器(6)輸出端接二號(hào)固控設(shè)備電機(jī)(14)輸入端，所述三號(hào)固控變頻器(4)輸出端接三號(hào)固控設(shè)備電機(jī)(15)輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于石油鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于 三相380VAC電源均通過電抗器接到轉(zhuǎn)盤變頻器(10)和多個(gè)固控變頻器的電源輸入端子R、S、T 上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的用于石油鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)， 其特征在于所述轉(zhuǎn)盤變頻器(10)內(nèi)置制動(dòng)單元，并外接制動(dòng)電阻(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于石油鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述三號(hào)固控變頻器(4)內(nèi)置制動(dòng)單元，并外接制動(dòng)電阻(16)。
專利摘要提供一種用于鉆機(jī)規(guī)格升級(jí)的專用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有智能協(xié)控裝置，所述智能協(xié)控裝置的控制輸出端分別接轉(zhuǎn)盤變頻器和多個(gè)固控變頻器的控制輸入端，所述轉(zhuǎn)盤變頻器的輸出端接轉(zhuǎn)盤電機(jī)的輸入端，所述多個(gè)固控變頻器的輸出端分別接固控設(shè)備電機(jī)的輸入端，其中轉(zhuǎn)盤變頻器和多個(gè)固控變頻器均接三相380VAC電源，且380VAC的三相電源線上均套裝有電流互感器，三相380VAC電源的每相和零線之間接同步變壓器，所述電流互感器和同步變壓器將電信號(hào)傳遞給智能協(xié)控裝置。本實(shí)用新型整體體現(xiàn)了自動(dòng)化程度高、節(jié)能效果好、控制靈活、安全性高、技術(shù)水平高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B44/00GK202882878SQ20122060080
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
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