一種撬式石油電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置制造方法
【專利摘要】一種撬式石油電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置，無功補(bǔ)償與諧波抑制柜分為若干組分別用于抑制5次，7次，11次諧波，其中一組包含中央控制柜、單元控制箱和電抗組，一組包含兩組單元控制箱和電抗組，其它組包含一組單元控制箱和電抗組，通過電子調(diào)節(jié)器對(duì)反并聯(lián)連接的可控硅進(jìn)行相位控制；單元控制箱采用單片機(jī)為控制中樞實(shí)時(shí)采樣并直接控制晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電容組的投切；中央控制柜采用DSP2407做為核心控制元件，與各組無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置中的單片機(jī)通訊，間接控制電容組的投切；本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為：該裝置具有有效吸收、抑制諧波，改善和提高電動(dòng)鉆機(jī)系統(tǒng)電氣性能，補(bǔ)償無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)等特點(diǎn)。
【專利說明】一種撬式石油電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油鉆機(jī)上采用電驅(qū)動(dòng)，與傳統(tǒng)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)相比，具有無級(jí)調(diào)速、恒功率柔性傳動(dòng)、對(duì)負(fù)載的適應(yīng)能力強(qiáng)、安裝運(yùn)移性好、處理事故能力及對(duì)機(jī)具的保護(hù)能力強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩、速度、加減速度及位置的控制、易于實(shí)現(xiàn)鉆井的自動(dòng)化和智能化等諸多優(yōu)越性能。近20多年來，電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)獲得迅速發(fā)展。
[0003]在海洋鉆井平臺(tái)上，近100%的鉆機(jī)更新為AC-SCR-DC類型的直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)；在陸上，尤其是沙漠中，從深井、超深井鉆機(jī)開始，也絕大部分更新為直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。我國從20世紀(jì)90年代中后期，在引進(jìn)和消化國際先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，獨(dú)立自主研發(fā)電動(dòng)鉆機(jī)，已逐漸將直流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)鉆機(jī)國產(chǎn)化。目前，國內(nèi)寶雞石油機(jī)械廠、蘭州石油化工機(jī)器總廠、川油廣漢宏華有限公司和上海三高石油設(shè)備有限公司等所生產(chǎn)的系列化的AC-SCR-DC類型直流電動(dòng)鉆機(jī)產(chǎn)品，在大慶、勝利、中原、塔里木、遼河、新疆和四川等各大油田使用。
[0004]直流電動(dòng)鉆機(jī)同國際上最新研制的AC-VFD-AC類型的交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)相比，優(yōu)點(diǎn)是:一次性投資低。以7000米電動(dòng)鉆機(jī)，直流型比交流型節(jié)約投資400萬元左右。在其它性能基本相同的情況下，同交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)相比，直流電動(dòng)鉆機(jī)的主要缺點(diǎn)是:功率因數(shù)低且波動(dòng)較大，諧波污染較大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種撬式石油電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種撬式石油電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置，包括系統(tǒng)開關(guān)柜、單元控制箱、無功補(bǔ)償與諧波抑制柜、電容柜、中央控制柜、電纜倉、空調(diào)柜和撬裝房體，無功補(bǔ)償與諧波抑制柜分為若干組分別用于抑制5次，7次，11次諧波，其中一組包含中央控制柜、單元控制箱和電抗組，一組包含兩組單元控制箱和電抗組，其它組包含一組單元控制箱和電抗組，通過電子調(diào)節(jié)器對(duì)反并聯(lián)連接的可控硅進(jìn)行相位控制；單元控制箱采用單片機(jī)為控制中樞實(shí)時(shí)采樣并直接控制晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電容組的投切；中央控制柜采用DSP2407做為核心控制元件，與各組無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置中的單片機(jī)通訊，間接控制電容組的投切。
[0007]所述的晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)由晶閘管串連組成，過電壓保護(hù)采用國際上先進(jìn)的BOD器件，它與其他電子器件一起構(gòu)成晶閘管二次觸發(fā)回路，觸發(fā)監(jiān)控部分采用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)。
[0008]裝置采用數(shù)字控制系統(tǒng)，通過測量、比較、放大、移相觸發(fā)環(huán)節(jié)，按規(guī)律產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，控制觸發(fā)角的大小，同時(shí)控制各單元完成缺相、過壓、過流、超溫故障保護(hù)和報(bào)警。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為:解決了直流電動(dòng)鉆機(jī)電氣系統(tǒng)存在的由于大量使用晶閘管整流器件和變頻器造成的系統(tǒng)諧波成分大、無功成份多、系統(tǒng)功率因數(shù)低等關(guān)鍵問題。該裝置具有有效吸收、抑制諧波，改善和提高電動(dòng)鉆機(jī)系統(tǒng)電氣性能，補(bǔ)償無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1本實(shí)用新型系統(tǒng)單線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0012]一種撬式石油電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置，包括系統(tǒng)開關(guān)柜、單元控制箱3、無功補(bǔ)償與諧波抑制柜1、電容柜2、中央控制柜5、電纜倉6、空調(diào)柜7和撬裝房體8，無功補(bǔ)償與諧波抑制柜I分為若干組分別用于抑制5次，7次，11次諧波，其中一組包含中央控制柜5、單元控制箱3和電抗組4，一組包含兩組單元控制箱3和電抗組4，其它組包含一組單元控制箱3和電抗組4，通過電子調(diào)節(jié)器對(duì)反并聯(lián)連接的可控硅進(jìn)行相位控制；單元控制箱3采用單片機(jī)為控制中樞實(shí)時(shí)采樣并直接控制晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電容組的投切；中央控制柜5采用DSP2407做為核心控制元件，與各組無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置中的單片機(jī)通訊，間接控制電容組的投切。
[0013]所述的晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)由晶閘管串連組成，過電壓保護(hù)采用國際上先進(jìn)的BOD器件，它與其他電子器件一起構(gòu)成晶閘管二次觸發(fā)回路，觸發(fā)監(jiān)控部分采用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)。
[0014]裝置采用數(shù)字控制系統(tǒng)，通過測量、比較、放大、移相觸發(fā)環(huán)節(jié)，按規(guī)律產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，控制觸發(fā)角的大小，同時(shí)控制各單元完成缺相、過壓、過流、超溫故障保護(hù)和報(bào)警。
[0015]所述無功補(bǔ)償與諧波抑制柜(1#) I包含中央控制柜5，單元控制箱3和電抗組4，可用來消除5次諧波；無功補(bǔ)償與諧波抑制柜(2#1)包兩組單元控制箱3和電抗組4，分別用來消除5次和7次諧波；無功補(bǔ)償與諧波抑制柜(3#) I用來消除7次諧波；無功補(bǔ)償與諧波抑制柜(4#) I用來消除11次諧波，并對(duì)系統(tǒng)無功功率進(jìn)行精確補(bǔ)償；每面柜子數(shù)量可根據(jù)現(xiàn)場容量調(diào)整，每組無功補(bǔ)償與諧波抑制柜I都具有無功補(bǔ)償作用。
[0016]所述單元控制箱3采用單片機(jī)為控制中樞實(shí)時(shí)采樣并控制聯(lián)晶閘管來實(shí)現(xiàn)電容組的投切，安裝于無功補(bǔ)償與諧波抑制柜內(nèi)部。晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)由晶閘管串連組成，過電壓保護(hù)采用國際上先進(jìn)的BOD器件，它與其他電子器件一起構(gòu)成晶閘管二次觸發(fā)回路，使晶閘管免受過電壓沖擊而損壞。觸發(fā)監(jiān)控部分采用最新的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)解決了弱電觸發(fā)系統(tǒng)與強(qiáng)電高壓系統(tǒng)電位隔離，同時(shí)解決了高壓晶閘管工作時(shí)的監(jiān)測問題，它能在低壓側(cè)直接運(yùn)算顯示、報(bào)警和跳閘。
[0017]諧波抑制與無功補(bǔ)償單元由電抗組4和電容組2組構(gòu)成，通過電子調(diào)節(jié)器和反并聯(lián)連接的可控硅閥的相位控制，改變補(bǔ)償電抗組4的電流大小，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹Ｋ鲋醒肟刂乒?采用DSP2407做為核心控制元件，控制各組無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置。整個(gè)裝置的核心，采用全數(shù)字控制系統(tǒng)，通過測量、比較、放大、移相觸發(fā)環(huán)節(jié)，按一定的規(guī)律產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，控制觸發(fā)角的大小。同時(shí)主控單元完成缺相、過壓、過流、超溫故障保護(hù)和報(bào)警，具備友好的人機(jī)操作界面和方便的通信接口。
【權(quán)利要求】
1.一種撬式石油電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置，包括系統(tǒng)開關(guān)柜、單元控制箱、無功補(bǔ)償與諧波抑制柜、電容柜、中央控制柜、電纜倉、空調(diào)柜和撬裝房體，其特征在于:無功補(bǔ)償與諧波抑制柜分為若干組分別用于抑制5次，7次，11次諧波，其中一組包含中央控制柜、單元控制箱和電抗組，一組包含兩組單元控制箱和電抗組，其它組包含一組單元控制箱和電抗組，通過電子調(diào)節(jié)器對(duì)反并聯(lián)連接的可控硅進(jìn)行相位控制；單元控制箱采用單片機(jī)為控制中樞實(shí)時(shí)米樣并直接控制晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電各組的投切；中央控制柜米用DSP2407做為核心控制元件，與各組無功補(bǔ)償與諧波抑制裝置中的單片機(jī)通訊，間接控制電容組的投切。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK203387192SQ201320441048
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】馬西庚, 張永平, 姚建青 申請(qǐng)人:山東愛特機(jī)電技術(shù)有限責(zé)任公司