一種修井機超級電容蓄能驅動裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種修井機超級電容蓄能驅動裝置，由交流母線、直流母線、控制線、AC/DC整流器、DC/AC逆變器、AC/AC變頻器、三相交流變頻電機或直流電機、超級電容模組蓄能裝置、控制器組成，通過控制器分別對AC/DC整流器、超級電容模組蓄能裝置及DC/AC逆變器、AC/AC變頻器進行控制，并接收其反饋信號，使超級電容模組蓄能裝置充放電，實現倍增電機功率配備，適應油田井場現有容量有限的供電條件，滿足油田修井提升大噸位管柱快速高效的作業要求。超級電容模組蓄能裝置還具有快充快放、高效環保，壽命長、故障率低等優點。
【專利說明】一種修井機超級電容蓄能驅動裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鉆采機械中的修井設備，具體是一種修井機超級電容蓄能驅動裝置。
【背景技術】
[0002]修井機是油田廣泛采用的一種油水井修井作業設備。目前，我國的傳統修井機動力采用柴油發動機，存在修井作業高能耗，高噪音，高污染等三高問題。為解決這些問題，近年國內研發的網電修井機以低能耗、低噪音、低污染展示了較強的優越性。但網電修井機取電受到油田井場供電條件限制。油田現有井場供電條件是為抽油機用電需求而設計，抽油機電機額電功率一般不超過60KW。而修井機修井作業需100KW以上的功率匹配，才能滿足正常提升管柱重量與速度的要求，達到傳統作業機的提升能力與水平。現有網電作業機的主動力電機有圍繞井場現有供電條件而設計為50KW左右，作業速度低于傳統作業速度，影響作業時效；也有電機功率設計為100KW以上，但不能適應大部分50KW左右的井場供電條件。因此，有必要對網電作業機進行功率補償，利用油田井場50KW左右的供電容量，滿足IOOKff以上的電機用電需求。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是為了克服上述現有技術中油田井場現有供電容量不足，提供一種能夠滿足網電修井機施工要求的修井機超級電容蓄能驅動裝置。
[0004]本實用新型是通過以下技術方案來實現的:
[0005]第一種方案，本發明由井場交流母線、AC/DC整流器、直流母線、控制器、控制線、超級電容模組蓄能裝置、直流電機組成。其中AC/DC整流器通過交流母線與井場電源連接，AC/DC整流器與直流電機通過直流母線串聯連接；超級電容模組蓄能裝置通過直流母線并聯在AC/DC整流器與直流電機之間的直流母線上；控制器通過控制線分別與AC/DC整流器、超級電容模組蓄能裝置連接。
[0006]超級電容模組蓄能裝置的功率是直流電機功率的二分之一。
[0007]若修井機的電機為三相交流變頻電機，本實用新型可采用第二種方案，即本發明由AC/DC整流器、DC/AC逆變器、超級電容模組蓄能裝置、控制器、三相交流變頻電機及交流母線、直流母線、控制線組成。AC/DC整流器通過交流母線與井場電源連接，并通過直流母線與DC/AC逆變器、超級電容模組蓄能裝置連接，DC/AC逆變器通過交流母線與三相交流變頻電機連接，控制器通過控制線分別與AC/DC整流器、DC/AC逆變器、超級電容模組蓄能裝置連接。
[0008]所述的超級電容模組蓄能裝置的功率為三相交流變頻電機功率的二分之一。
[0009]本實用新型第三種方案是在第二種方案的基礎上，在井場電源的交流母線上通過AC/AC變頻器并聯另一部三相交流變頻電機。
[0010]所述的超級電容模組蓄能裝置的功率與兩部三相交流變頻電機功率相同。[0011]本實用新型適應油田井場現有容量有限的供電條件，實現倍增電機功率配備，滿足油田修井提升大噸位管柱快速高效的作業要求。超級電容模組蓄能裝置相對其他蓄能技術具有快充快放、高效環保，壽命長、故障率低等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型第一種方案結構框圖；
[0013]圖2為本實用新型第二種方案結構框圖；
[0014]圖3為本實用新型第三種方案結構框圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0016]圖1為本實用新型的第一種實施方式。本實用新型由井場交流母線1、AC/DC整流器2、直流母線、控制器6、控制線、超級電容模組蓄能裝置5、直流電機4a組成。其中AC/DC整流器2通過交流母線I與井場電源連接，AC/DC整流器2與直流電機4a通過直流母線3a串聯連接；超級電容模組蓄能裝置5通過直流母線3b并聯在AC/DC整流器2與直流電機4a之間的直流母線3a上；控制器6通過控制線7a、控制線7b分別與AC/DC整流器2、超級電容模組蓄能裝置5連接。
[0017]超級電容模組蓄能裝置5的功率是直流電機4a功率的二分之一，從而倍增井場交流網電供電容量。
[0018]若修井機的動力為三相交流變頻電機，可采用圖2所示的為本發明的第二種實施方式。即本發明由交流母線、AC/DC整流器2、直流母線、DC/AC逆變器8、三相交流變頻電機4b、超級電容模組蓄能裝置5、控制器6、控制線組成。其中AC/DC整流器2通過交流母線I與井場電源連接，AC/DC整流器2通過直流母線3a、交流母線Ia與DC/AC逆變器8、三相交流變頻電機4b依次串聯連接；超級電容模組蓄能裝置5通過直流母線3b并聯在AC/DC整流器2與DC/AC逆變器8之間的直流母線3a上；控制器6通過控制線7a、控制線7b、控制線7c分別與AC/DC整流器2、超級電容模組蓄能裝置5、DC/AC逆變器8連接。
[0019]所述的超級電容模組蓄能裝置5的功率為三相交流變頻電機4b功率的二分之一，從而倍增井場交流網電供電容量。
[0020]圖3為本實用新型的第三種實施方式。本發明由交流母線、直流母線、控制線、AC/DC整流器2、DC/AC逆變器8、AC/AC變頻器9、三相交流變頻電機4b、三相交流變頻電機4c、超級電容模組蓄能裝置5、控制器6組成。其中，AC/DC整流器2通過交流母線I與井場電源連接，AC/DC整流器2、DC/AC逆變器8、三相交流變頻電機4b通過直流母線3a、交流母線Ia依次串聯連接；三相交流變頻電機4c通過交流母線lc、AC/AC變頻器9、交流母線Ib連接到交流母線I ;超級電容模組蓄能裝置5通過直流母線3b并聯在AC/DC整流器2與DC/AC逆變器8之間的直流母線3a上；控制器6通過控制線7a、控制線7b、控制線7c、控制線7d分別與AC/DC整流器2、超級電容模組蓄能裝置5、DC/AC逆變器8、AC/AC變頻器9連接；三相交流變頻電機4b和三相交流變頻電機4c通過修井機上的并車箱與修井機的絞車相連。
[0021]所述的超級電容模組蓄能裝置5的功率與三相交流變頻電機4b和三相交流變頻電機4c的功率相同，從而倍增井場交流網電供電容量。[0022]在作業過程中，控制器6通過控制線分別對上述三個實施方式中的AC/DC整流器
2、超級電容模組蓄能裝置5及DC/AC逆變器8、AC/AC變頻器9進行控制，并接收其反饋信號。
[0023]在修井機首次提升管柱前或兩次提升管柱之間的間歇時間(即單根油管卸扣與擺放等輔助時間)，井場交流網電通過AC/DC整流器2對超級電容模組蓄能裝置5供電，使超級電容模組蓄能裝置5充電；當修井機提升管柱時，第一種實施方式是在控制器6控制下，井場交流網電經AC/DC整流器2轉換為直流電，與超級電容模組蓄能裝置5提供的直流電并聯，對直流電機4a供電，且在控制器控制下速度可調，滿足修井機提升功率要求；第二種方案是在控制器6控制下，井場交流網電經AC/DC整流器2整流為直流電，與超級電容模組蓄能裝置5提供的直流電并聯，經DC/AC逆變器8逆變調頻，對交流變頻電機4b供電，從而倍增供電容量，滿足修井機提升功率要求；第三種方案是在控制器6控制下，井場交流網電經AC/AC變頻器9調頻，驅動三相交流變頻電機4c，與此同時，超級電容模組蓄能裝置5提供直流電，經DC/AC逆變器8逆變調頻，對三相交流變頻電機4b供電，三相交流變頻電機4b和三相交流變頻電機4c通過機械并車箱將動力傳遞給絞車，滿足修井機電機功率要求，從而提升作業機性能。
【權利要求】
1.一種修井機超級電容蓄能驅動裝置，由井場交流母線(1)、AC/DC整流器(2)、直流母線、控制器(6)、控制線、超級電容模組蓄能裝置(5)、直流電機(4a)組成，其特征是:AC/DC整流器(2 )通過交流母線(I)與井場電源連接，AC/DC整流器(2 )與直流電機(4a)通過第一直流母線(3a)串聯連接；超級電容模組蓄能裝置(5 )通過第二直流母線(3b )并聯在AC/DC整流器(2)與直流電機(4a)之間的第一直流母線(3a)上；控制器(6)通過第一控制線(7a)、第二控制線(7b )分別與AC/DC整流器(2 )、超級電容模組蓄能裝置(5 )連接。
2.根據權利要求1所述的修井機超級電容蓄能驅動裝置，其特征是:超級電容模組蓄能裝置(5)的功率是直流電機(4a)功率的二分之一。
3.一種修井機超級電容蓄能驅動裝置，由交流母線、AC/DC整流器(2)、直流母線、DC/AC逆變器(8)、三相交流變頻電機(4b)、超級電容模組蓄能裝置(5)、控制器(6)、控制線組成，其特征是:AC/DC整流器(2 )通過交流母線(I)與井場電源連接，AC/DC整流器(2 )通過第一直流母線(3a)、交流母線(Ia)與DC/AC逆變器(8 )、三相交流變頻電機(4b )依次串聯連接；超級電容模組蓄能裝置(5)通過第二直流母線(3b)并聯在AC/DC整流器(2)與DC/AC逆變器(8)之間的第一直流母線(3a)上；控制器(6)通過第一控制線(7a)、第二控制線(7b )、第三控制線(7c )分別與AC/DC整流器(2 )、超級電容模組蓄能裝置(5 )、DC/AC逆變器(8)連接。
4.根據權利要求3所述的修井機超級電容蓄能驅動裝置，其特征是:所述的超級電容模組蓄能裝置(5)的功率為三相交流變頻電機(4b)功率的二分之一。
5.一種修井機超級電容蓄能驅動裝置，由交流母線、直流母線、控制線、AC/DC整流器(2 )、DC/AC逆變器(8 )、AC/AC變頻器(9 )、第一個三相交流變頻電機(4b )、第二個三相交流變頻電機(4c)、超級電容模組蓄能裝置(5)、控制器(6)組成，其特征是:AC/DC整流器(2)通過交流母線(I)與井場電源連接，AC/DC整流器(2)、DC/AC逆變器(8)、第一個三相交流變頻電機(4b)通過第一直流母線(3a)、第一交流母線(Ia)依次串聯連接；第二個三相交流變頻電機(4c)通過第三交流母線(lc)、AC/AC變頻器(9)、第二交流母線(Ib)連接到交流母線(I);超級電容模組蓄能裝置(5 )通過第二直流母線(3b )并聯在AC/DC整流器(2 )與DC/AC逆變器(8)之間的第一直流母線(3a)上；控制器(6)通過第一控制線(7a)、第二控制線(7b )、第三控制線(7c )、第四控制線(7d)分別與AC/DC整流器(2 )、超級電容模組蓄能裝置(5 )、DC/AC逆變器(8 )、AC/AC變頻器(9 )連接；第一個三相交流變頻電機(4b )和第二個三相交流變頻電機(4c)通過修井機上的并車箱與修井機的絞車相連。
6.根據權利要求5所述的修井機超級電容蓄能驅動裝置，其特征是:所述的超級電容模組蓄能裝置(5)的功率與第一個三相交流變頻電機(4b)和第二個三相交流變頻電機(4c)的功率相同。
【文檔編號】H02J7/34GK203456928SQ201320315759
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年6月4日 優先權日:2013年6月4日
【發明者】張超平, 朱文琪, 周和平, 萬龍, 童明金, 唐道見 申請人:中國石油化工股份有限公司