專利名稱：一種應(yīng)用于大功率傳動及通訊系統(tǒng)的實驗測試平臺系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油設(shè)備的傳動及通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體來講涉及一種應(yīng)用于大功 率傳動及通訊系統(tǒng)的進(jìn)行實驗測試的平臺系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在石油設(shè)備領(lǐng)域，電動鉆機(jī)是目前的主流的鉆機(jī)設(shè)備，在電動鉆機(jī)系統(tǒng)中， 大量使用電力傳動設(shè)備驅(qū)動電機(jī)，同時，設(shè)備之間及設(shè)備與中央控制器之間進(jìn)行通訊，共同 組成一個數(shù)字化控制系統(tǒng)。但在現(xiàn)階段，國內(nèi)廠商主要還處于模仿階段，未有較明顯的突 破，且大多數(shù)研發(fā)工作直接針對某一套具體設(shè)備，所有的改革措施均直接運(yùn)用于設(shè)備，缺乏 前期的實驗論證工作，這容易造成設(shè)備在制造時的不斷反復(fù)，從而提高成本。同時，由于成 本高昂，研究者只能進(jìn)行局部的，微小的改進(jìn)方式，這大大阻礙了國內(nèi)電動鉆機(jī)的控制方式 及控制系統(tǒng)的升級速度。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)的不足，提供一種提升電動鉆機(jī)的研發(fā)速 度及產(chǎn)品升級可靠性的應(yīng)用于大功率傳動及通訊系統(tǒng)的實驗測試平臺系統(tǒng)。本實用新型所提出的技術(shù)問題是這樣解決的一種應(yīng)用于大功率傳動及通訊系統(tǒng) 的實驗測試平臺系統(tǒng)，所述系統(tǒng)主要由PLC及控制顯示系統(tǒng)單元、兩套結(jié)構(gòu)相同通過同期 模塊組成的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元、直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)、交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)和馬達(dá)控制系統(tǒng)通過 母線線路連接構(gòu)成，所述兩套發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元包括第一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元和第二發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 單元，第一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元和第二發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元并行連接于系統(tǒng)母線線路上。所述每一套發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元主要由發(fā)電機(jī)原動機(jī)、發(fā)電機(jī)主體以及控制單元連接 構(gòu)成，所述控制單元主要由負(fù)載分配及速度控制器、勵磁控制器和多功能繼電器連接構(gòu)成， 所述控制單元和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元與母線線路相連接的線路上還設(shè)置有欠壓延時單元。所述直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)主要由窗簾直流電機(jī)和直流調(diào)速驅(qū)動單元連接構(gòu)成，所述 直流調(diào)速驅(qū)動單元與母線線路相連接的線路上設(shè)置有第一負(fù)載電路斷路器。所述交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)主要由三相異步交流電機(jī)和交流變頻驅(qū)動單元連接構(gòu)成， 所述交流變頻驅(qū)動單元設(shè)置于三相異步交流電機(jī)與母線線路相連接的線路上。所述三相異步交流電機(jī)與母線線路相連接的線路上還設(shè)置有第二負(fù)載電路斷路器。所述系統(tǒng)還包括連接于母線線路上的備用電源。本實用新型針對目前國內(nèi)的主流電動鉆機(jī)，搭建模擬鉆機(jī)設(shè)備的系統(tǒng)，該系統(tǒng)配 備電動鉆機(jī)使用的主流電機(jī)來模擬鉆機(jī)設(shè)備，采用主流電力傳動設(shè)備及控制系統(tǒng)，同時配 套功率強(qiáng)大的供電系統(tǒng)。提取了電動鉆機(jī)驅(qū)動的共性，同時集成了直流驅(qū)動裝置及交流變 頻驅(qū)動裝置，使系統(tǒng)滿足直流調(diào)速系統(tǒng)要求和交流變頻系統(tǒng)要求。研發(fā)人員可在此系統(tǒng)平 臺上進(jìn)行新控制方法或控制系統(tǒng)的實驗，能完全仿真鉆機(jī)狀態(tài)，進(jìn)一步提高實驗的可信度和可靠性。本實用新型完全模擬真實鉆機(jī)所需要的主要工作狀態(tài)及設(shè)備。綜上所述，本實用新型有效控制成本后，較全面的模擬了電動鉆機(jī)的工作狀態(tài)，為 電動鉆機(jī)的控制方式提供了 一個實驗平臺，設(shè)計者可在該平臺上進(jìn)行關(guān)于電動鉆機(jī)控制方 式的各種實驗，這可以有效減少在產(chǎn)品上的浪費(fèi)，增加了新型控制方式或方法的成功率，同 時有效地減少了由于實驗失敗所帶來的損失。由于該系統(tǒng)較全面的模擬了電動鉆機(jī)的工作 狀態(tài)，因此，本系統(tǒng)也可以作為一個培訓(xùn)平臺，用以鉆機(jī)操作人員的培訓(xùn)。

圖1為本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1-備用電源、2-第一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元、2. 1-發(fā)電機(jī)原動機(jī)、2. 2-發(fā)電機(jī)主 體、2. 3-負(fù)載分配及速度控制器、2. 4-勵磁控制器、2. 5-多功能繼電器、2. 6-欠壓延時單 元、3-第二發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元、4-PLC及控制顯示系統(tǒng)單元、5-直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)、5. 1-串 聯(lián)直流電機(jī)、5. 2-直流調(diào)速驅(qū)動單元、5. 3-第一負(fù)載電路斷路器、6-交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)、 6. 1-三相異步交流電機(jī)、6. 2-交流變頻驅(qū)動單元、6. 3-第二負(fù)載電路斷路器、7-馬達(dá)控制 系統(tǒng)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，一種應(yīng)用于大功率傳動及通訊系統(tǒng)的實驗測試平臺系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 主要由PLC及控制顯示系統(tǒng)單元4、兩套結(jié)構(gòu)相同通過同期模塊組成的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元、直 流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)5、交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)6和馬達(dá)控制系統(tǒng)7通過母線線路連接構(gòu)成，所述兩 套發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元包括第一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元2和第二發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元3，第一發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 單元2和第二發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元3并行連接于系統(tǒng)母線線路上。如圖1所示，所述發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元主要由發(fā)電機(jī)原動機(jī)2. 1、發(fā)電機(jī)主體2. 2以及 控制單元連接構(gòu)成，所述控制單元主要由負(fù)載分配及速度控制器2. 3、勵磁控制器2. 4和多 功能繼電器2. 5連接構(gòu)成，所述控制單元和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元與母線線路相連接的線路上還 設(shè)置有欠壓延時單元2.6。如圖1所示，所述直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)5主要由窗簾直流電機(jī)5. 1和直流調(diào)速驅(qū)動 單元5. 2連接構(gòu)成，所述直流調(diào)速驅(qū)動單元5. 2與母線線路相連接的線路上設(shè)置有第一負(fù) 載電路斷路器5. 3。如圖1所示，所述交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)6主要由三相異步交流電機(jī)6. 1和交流變頻 驅(qū)動單元6. 2連接構(gòu)成，所述交流變頻驅(qū)動單元6. 2設(shè)置于三相異步交流電機(jī)6. 1與母線 線路相連接的線路上。如圖1所示，所述三相異步交流電機(jī)6. 1與母線線路相連接的線路上還設(shè)置有第 二負(fù)載電路斷路器6. 3。如圖1所示，所述系統(tǒng)還包括連接于母線線路上的備用電源1。具體實施時，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元由兩臺卡特彼勒發(fā)電機(jī)，兩臺wooodward負(fù)載分配 及速度控制器，兩臺Woodward的多功能繼電器，兩臺BASLER勵磁控制器以及Woodward的 同期模塊組成。其中，一臺發(fā)電機(jī)，一臺負(fù)載分配及速度控制器，一臺多功能繼電器，一臺勵磁控制器及相關(guān)的外圍電路構(gòu)成一套單電機(jī)及控制系統(tǒng)，由同期模塊及其外圍電路完成兩 套發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的并網(wǎng)工作。發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為整個系統(tǒng)提供動力。交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)采用ABB公司的ACS800系統(tǒng)，驅(qū)動一臺三相交流異步電機(jī)，用 以模擬鉆機(jī)系統(tǒng)中的交流主電機(jī)工作狀態(tài)。直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)采用西門子公司的6RA70系統(tǒng)，驅(qū)動一臺直流電機(jī)，用以模擬 直流調(diào)速鉆機(jī)系統(tǒng)的直流主電機(jī)工作狀態(tài)。PLC中央控制及顯示系統(tǒng)采用西門子S7-300系列PLC，同時應(yīng)用PR0FIBUS母線技 術(shù)實現(xiàn)站點間的DP網(wǎng)路連接，可以滿足和交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)及直流調(diào)速系統(tǒng)的通訊及控 制要求。顯示系統(tǒng)采用西門子公司的操作界面觸摸屏并搭配一臺工控機(jī)，用于操作人員對 整個系統(tǒng)的監(jiān)控及在上面進(jìn)行必要的操作。MCC系統(tǒng)由各低壓電器組成控制回路，用以控制除主電機(jī)以外的輔助電機(jī)及其他 輔助設(shè)備的供電。如風(fēng)機(jī)、油泵、照明、控制40(V230VAC動力電源。(MCC系統(tǒng)為比較成熟的 現(xiàn)有技術(shù)，未作為本實用新型的保護(hù)范圍，故而本實用新型中未作詳細(xì)描述。)本實用新型的工作原理是由發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元發(fā)出400V電壓，作為整個系統(tǒng)的 動力源，提前將負(fù)載分配及速度控制器及勵磁控制器調(diào)試完畢，使之達(dá)到系統(tǒng)要求，并在多 功能繼電器上設(shè)置好臨界參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)處于輕載情況時，只需啟動一個發(fā)電機(jī)即可，此時負(fù) 載分配及速度控制器及勵磁控制器來控制發(fā)電機(jī)主體及發(fā)電機(jī)原動機(jī)，使之達(dá)到系統(tǒng)的要 求，由當(dāng)系統(tǒng)帶重載時，需要同時啟動兩個發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元為整個系統(tǒng)提供動力，在此過程 中，由同期柜中的同期模塊對兩個系統(tǒng)同時進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之符合并車調(diào)節(jié)，當(dāng)并網(wǎng)完成后， 即可對系統(tǒng)進(jìn)行供電。當(dāng)設(shè)計者的控制方式是針對交流變頻驅(qū)動方式時，根據(jù)控制方式設(shè)置交流變頻驅(qū) 動系統(tǒng)的各項參數(shù)，對PLC及控制顯示系統(tǒng)單元根據(jù)控制方式下載相應(yīng)的軟件及程序，并 使整個PLC及控制顯示系統(tǒng)單元工作正常，測試PLC系統(tǒng)與各站點的通信情況，確定通訊正 常，并更據(jù)控制方式對外圍電路及MCC系統(tǒng)進(jìn)行必要的更改，使之達(dá)到該控制的要求。合上 第一負(fù)載電路斷路器，對交流變頻系統(tǒng)進(jìn)行供電，如控制方式正確，系統(tǒng)即可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)設(shè)計者的控制方式是針對直流調(diào)試驅(qū)動方式時，根據(jù)控制方式設(shè)置直流調(diào)速驅(qū) 動系統(tǒng)的各項參數(shù)，對PLC及控制顯示系統(tǒng)單元根據(jù)控制方式下載相應(yīng)的軟件及程序，并 使整個PLC及控制顯示系統(tǒng)單元工作正常，測試PLC系統(tǒng)與各站點的通信情況，確定通訊正 常，并更據(jù)控制方式對外圍電路及MCC系統(tǒng)進(jìn)行必要的更改，使之達(dá)到該控制的要求。在各系統(tǒng)運(yùn)行時，以S7-315為主站，顯示系統(tǒng)、交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)，直流調(diào)速驅(qū)動 系統(tǒng)為從站，遵守PR0FIBUS-DP通訊協(xié)議進(jìn)行系統(tǒng)間的相互通訊，各系統(tǒng)的參數(shù)經(jīng)CPU處理 后輸出到相應(yīng)的從站，各系統(tǒng)的狀態(tài)通過顯示系統(tǒng)顯示，操作人員可以通過顯示系統(tǒng)監(jiān)視 系統(tǒng)的各部分的運(yùn)行情況，同時也可以通過觸摸屏向系統(tǒng)的各部分發(fā)出相應(yīng)的指令，達(dá)到 操作目的。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于大功率傳動及通訊系統(tǒng)的實驗測試平臺系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)主 要由PLC及控制顯示系統(tǒng)單元G)、兩套結(jié)構(gòu)相同通過同期模塊組成的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元、直 流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)(5)、交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)(6)和馬達(dá)控制系統(tǒng)(7)通過母線線路連接構(gòu)成， 所述兩套發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元包括第一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元( 和第二發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元(3)，第一 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元(2)和第二發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元(3)并行連接于系統(tǒng)母線線路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用于大功率傳動及通訊系統(tǒng)的實驗測試平臺系統(tǒng)，其特征在 于所述每一套發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元主要由發(fā)電機(jī)原動機(jī)(2. 1)、發(fā)電機(jī)主體(2. 2)以及控制單 元連接構(gòu)成，所述控制單元主要由負(fù)載分配及速度控制器(2.幻、勵磁控制器(2. 4)和多功 能繼電器(2. 5)連接構(gòu)成，所述控制單元和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元與母線線路相連接的線路上還 設(shè)置有欠壓延時單元(2. 6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用于大功率傳動及通訊系統(tǒng)的實驗測試平臺系統(tǒng)，其特征在 于所述直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)( 主要由窗簾直流電機(jī)(5. 1)和直流調(diào)速驅(qū)動單元(5. 2)連 接構(gòu)成，所述直流調(diào)速驅(qū)動單元(5. 2)與母線線路相連接的線路上設(shè)置有第一負(fù)載電路斷 路器(5. 3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用于大功率傳動及通訊系統(tǒng)的實驗測試平臺系統(tǒng)，其特征 在于所述交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)(6)主要由三相異步交流電機(jī)(6. 1)和交流變頻驅(qū)動單元 (6. 2)連接構(gòu)成，所述交流變頻驅(qū)動單元(6. 2)設(shè)置于三相異步交流電機(jī)(6. 1)與母線線路 相連接的線路上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述應(yīng)用于大功率傳動及通訊系統(tǒng)的實驗測試平臺系統(tǒng)，其特征在 于所述三相異步交流電機(jī)(6. 1)與母線線路相連接的線路上還設(shè)置有第二負(fù)載電路斷路 器(6. 3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用于大功率傳動及通訊系統(tǒng)的實驗測試平臺系統(tǒng)，其特征在 于所述系統(tǒng)還包括連接于母線線路上的備用電源(1)。
專利摘要本實用新型公開了一種應(yīng)用于大功率傳動及通訊系統(tǒng)的實驗測試平臺系統(tǒng)，主要由PLC及控制顯示系統(tǒng)單元、兩套結(jié)構(gòu)相同通過同期模塊組成的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元、直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)、交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)和馬達(dá)控制系統(tǒng)通過母線線路連接構(gòu)成，兩套發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元包括第一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元和第二發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元，第一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元和第二發(fā)電機(jī)系統(tǒng)單元并行連接于系統(tǒng)母線線路上。本實用新型有效控制成本后，較全面的模擬了電動鉆機(jī)的工作狀態(tài)，為電動鉆機(jī)的控制方式提供了一個實驗平臺，設(shè)計者可在該平臺上進(jìn)行關(guān)于電動鉆機(jī)控制方式的各種實驗，這可以有效減少在產(chǎn)品上的浪費(fèi)，增加了新型控制方式或方法的成功率，同時有效地減少了由于實驗失敗所帶來的損失。
文檔編號E21B44/00GK201851101SQ20102056613
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者周翼, 康毅, 練國春 申請人:四川昆侖石油設(shè)備制造有限公司