一種節能井電修井機電控裝置制造方法及圖紙

一種節能井電修井機電控裝置，全控整流器與井場變壓器相連，用于輸出恒定的直流電；絞車逆變器與直流母線相連，用于驅動絞車電機運行；空壓機逆變器與直流母線相連，用于驅動空壓機電機運行；液壓站逆變器與直流母線相連，用于驅動液壓站電機運行；超級電容器組通過儲能系統接入開關連接于直流母線上；制動電阻通過制動單元也連接于直流母線上，制動單元根據母線電壓是否超過設定的閾值而決定是否將制動電阻投入；PLC控制系統檢測各部件實時運行情況。本實用新型專利技術利用超級電容儲能裝置來彌補井場提供電能不足，高效利用井場變壓器電能和制動回饋能量的井電修井電控裝置，達到節能的效果。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬石油機械領域，特別涉及到修井機電控裝置。
技術介紹
目前，各油田大力推進電驅修井作業的過程中，面臨著一個現實的問題，在井場周圍只有為抽油機提供動力的小型變壓器，其功率范圍在30kVA～120kVA不等，多為50kVA，所能提供的容量不足以維持XJ250電驅修井機正常作業的動力需求即提升噸位較小或速度很慢，因此，部分油田面對這種情況時還是需要采用柴油機動力來進行修井作業，不能實現節能減排降耗的目的。另外還存在一個問題，像大慶、勝利這種因油建市的油田來說，其油井幾乎就在城市中間，柴油機的運行必然給周邊居民帶來空氣和噪音的污染。隨著超級電容技術的發展，大容量儲能、快充快放已變為現實，利用儲能裝置在修井機上卸扣及下管過程中儲存能量，在管柱提升過程中再將其存儲的能量釋放出來彌補井場變壓器容量不足的部分，使修井機利用井電進行正常修井作業。按照常規電驅修井機的做法，直接將制動能量通過制動電阻以熱量的形式釋放掉，造成了很大的浪費。雙向DC/DC變流器與超級電容的有效結合，很好的解決了井場變壓器容量不夠和制動能量浪費的問題。但是超級電容在充、放電過程中均通過雙向DC/DC變流器的轉換，由于雙向DC/DC變流器90%左右的效率，一充一放實際上有效的能量僅有80%左右，同樣造成了能量的浪費，不能充分發揮節能作用。另外，雙向DC/DC變流器的控制比較復雜，需要根據實時工況轉換來切換對超級電容充、放電的控制，對控制系統的實時性提出了更高的要求。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種利用超級電容儲能裝置來彌補井場提供電能不足，高效利用井場變壓器電能和制動回饋能量的井電修井電控裝置，達到節能的效果。為實現上述目的，本技術的技術方案為：一種節能井電修井機電控裝置，包括全控整流器、單相DC/DC變流器、超級電容器組、絞車逆變器、空壓機逆變器、液壓站逆變器、制動單元、制動電阻、PLC控制系統，其特征在于：全控整流器與井場變壓器相連，用于輸出恒定的直流電，再通過單相DC/DC變流器變壓至與逆變器匹配的直流電壓，并接入直流母線；絞車逆變器與直流母線相連，用于驅動絞車電機運行；空壓機逆變器與直流母線相連，用于驅動空壓機電機運行；液壓站逆變器與直流母線相連，用于驅動液壓站電機運行；超級電容器組通過儲能系統接入開關連接于直流母線上，儲能系統接入開關可在超級電容器組故障無法投入工作時將整套儲能系統與主系統解列，主系統進行降容使用；制動電阻通過制動單元也連接于直流母線上，制動單元根據母線電壓是否超過設定的閾值而決定是否將制動電阻投入，以控制母線電壓；PLC控制系統由PLC控制器和遠程操作站組成，用于連接全控整流器、單相DC/DC變流器、超級電容器組、絞車逆變器、空壓機逆變器、液壓站逆變器，用于根據修井工況要求控制各部件運行，并檢測各部件實時運行情況。本技術的積極效果為：該電控裝置中PLC控制器實時控制和監視全控整流器、單向DC/DC變流器、超級電容器組、絞車逆變器、空壓機逆變器、液壓站逆變器等，在遠程控制站上可以完成相應的控制，查詢相關的參數和過程數據，同時也可以根據不同工況設置關鍵參數。井場變壓器通過全控整流器和單相DC/DC變流器向超級電容充電；但是超級電容在吸收下放和制動產生的電能以及超級電容放電工況下，是最直接的，高效的利用和轉化電能，達到很好的節能效果。附圖說明圖1、一種新型節能井電修井機電控裝置拓撲圖。具體實施方式下面結合附圖1進一步說明本技術的具體實施方式。參見附圖1，全控整流器3通過外部電源接入開關2與井場變壓器1相連；全控整流器3將井場變壓器提供的交流電源整流成平滑的直流電，然后通過單相DC/DC變流器4變壓到與逆變器匹配的直流電壓，連接到直流母線5上；絞車逆變器8與直流母線5相連，用于驅動絞車電機9運行；超級電容器組7通過儲能系統接入開關6連接于直流母線5上；制動電阻13通過制動單元12也連接于直流母線5上；空壓機逆變器10和液壓站逆變器11連接于直流母線5上；PLC控制器14用于連接全控整流器3、單相DC/DC變流器3、超級電容器組7、絞車逆變器8、空壓機逆變器10、液壓站逆變器11、遠程操作站15。修井作業時電能的流向如下：絞車進行提升作業時，井場變壓器與超級電容同時向絞車提供電能；處理管柱的間歇期，井場變壓器除向輔助電機供電外，剩余的容量給超級電容充電。當處于制動和下放工況時，直流母線5電壓會升高，若母線直流電壓升高到制動單元10開啟的閾值時，制動電阻11投入，強制控制母線電壓；當處于制動和下放工況時，直流母線5電壓會升高，但是仍然在制動單元10開啟的閾值以下時，能量直接向超級電容器組7充電；當處于制動和下放工況時，直流母線5上的電壓會升高，但因為此時空壓機逆變器12和液壓站逆變器13掛在直流母線5上，因此制動和下放產生的能量除了供給超級電容器組7充電外，優先供給空壓機和液壓站電機工作；當超級電容器組7出現故障無法作業時，切除超級電容儲能系統，由井場變壓器1通過絞車逆變器8向絞車電機9供電，絞車電機9降功率應急使用；當井場停電工況下，超級電容器組7可以向空壓機逆變器12、液壓站逆變器13放電，保證系統應急工作。PLC控制系統與全控整流器3、單相DC/DC變流器4、超級電容器組7、絞車逆變器8、空壓機逆變器12、液壓站逆變器13組成總線通訊網絡，系統實時監控全控整流器3、單相DC/DC變流器4、超級電容器組7、絞車逆變器8、空壓機逆變器12、液壓站逆變器13、遠程操作站14的實時數據和報警信息。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種節能井電修井機電控裝置，包括全控整流器（3）、單相DC/DC變流器（4）、超級電容器組（7）、絞車逆變器（8）、空壓機逆變器（12）、液壓站逆變器（13）、制動單元（10）、制動電阻（11）、PLC控制系統，其特征在于：全控整流器（3）與井場變壓器（1）相連，用于輸出恒定的直流電，再通過單相DC/DC變流器（4）變壓至與逆變器匹配的直流電壓，并接入直流母線（5）；絞車逆變器（8）與直流母線（5）相連，用于驅動絞車電機（9）運行；空壓機逆變器（12）與直流母線（5）相連，用于驅動空壓機電機運行；液壓站逆變器（13）與直流母線（5）相連，用于驅動液壓站電機運行；超級電容器組（7）通過儲能系統接入開關（6）連接于直流母線（5）上，儲能系統接入開關（6）可在超級電容器組（7）故障無法投入工作時將整套儲能系統與主系統解列，主系統進行降容使用；制動電阻（11）通過制動單元（10）也連接于直流母線（5）上，制動單元（10）根據母線電壓是否超過設定的閾值而決定是否將制動電阻投入，以控制母線電壓；PLC控制系統由PLC控制器（14）和遠程操作站（15）組成，用于連接全控整流器（3）、單相DC/DC變流器（4）、超級電容器組（7）、絞車逆變器（8）、空壓機逆變器（12）、液壓站逆變器（13），用于根據修井工況要求控制各部件運行，并檢測各部件實時運行情況。...

【技術特征摘要】
1.一種節能井電修井機電控裝置，包括全控整流器（3）、單相DC/DC變流器（4）、超級電容器組（7）、絞車逆變器（8）、空壓機逆變器（12）、液壓站逆變器（13）、制動單元（10）、制動電阻（11）、PLC控制系統，其特征在于：全控整流器（3）與井場變壓器（1）相連，用于輸出恒定的直流電，再通過單相DC/DC變流器（4）變壓至與逆變器匹配的直流電壓，并接入直流母線（5）；絞車逆變器（8）與直流母線（5）相連，用于驅動絞車電機（9）運行；空壓機逆變器（12）與直流母線（5）相連，用于驅動空壓機電機運行；液壓站逆變器（13）與直流母線（5）相連，用于驅動液壓站電機運行；超級電容器組（...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳健，陳國華，劉洪亮，黃勇，孟慶珍，李勇，張鴻雁，
申請(專利權)人：中石化石油工程機械有限公司第四機械廠，
類型：新型
國別省市：湖北;42