專利名稱：用于石油鉆井設備的油改電驅(qū)動系統(tǒng)電控房的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于石油鉆井設備的油改電驅(qū)動系統(tǒng)電控房。
背景技術：
鉆井勘探作為油田開發(fā)的一個重要組成部分，打造綠色鉆井、節(jié)能、清潔、高效的生產(chǎn)成為鉆井行業(yè)發(fā)展的新目標，對鉆機的節(jié)能和環(huán)保性能提出了更高要求。網(wǎng)電鉆井是鉆井勘探行業(yè)節(jié)能減排的一個重要舉措，也是鉆井行業(yè)節(jié)約成本增加效益的一個重要舉措。目前，作為井隊供電的主要設備是主發(fā)電機和備用發(fā)電機，采用柴油機驅(qū)動，柴油消耗量大，定期維護工作量較大。大批主力型鉆機，由于設備老化，消耗柴油、機油逐年增力口，鉆井成本居高不下。相同工況下，網(wǎng)電鉆機的能耗成本至少可以節(jié)約40%，7000米電動鉆機使用柴油發(fā)電機做動力每月消耗柴油約140噸，改用網(wǎng)電后，電耗約為每月66. 70萬千瓦時，這樣一來，每臺網(wǎng)電鉆機每月可節(jié)約費用50多萬元。油改電項目電傳控制系統(tǒng)由I座電控房、I套司鉆操作箱、2套電機操作箱、2臺三相交流變頻電動機(包括水箱及其安裝基座)、若干電纜及其附件構成。電控房用于接收來自高壓房的AC600V、50Hz的電能，通過傳動及控制系統(tǒng)提供給主驅(qū)動系統(tǒng)；接收來自高壓房的AC400V、50Hz的電能，為電氣傳動及控制系統(tǒng)提供AC400V、AC220V、DC24V控制電源。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種可實時監(jiān)控，對出現(xiàn)的故障及時進行指示、報警和保護，具有完善的保護功能，具有兩套工作組的用于石油鉆井設備的油改電驅(qū)動系統(tǒng)電控房。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的用于石油鉆井設備的油改電驅(qū)動系統(tǒng)電控房，包括出線板1、出線板2、傳動系統(tǒng)、MCC系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和輔助設備系統(tǒng),傳動系統(tǒng)包括整流單元和逆變單元，PLC系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)及一臺工控機，工控機與PLC控制系統(tǒng)相連，PLC控制系統(tǒng)分別與整流單元、逆變單元、MCC系統(tǒng)和輔助設備系統(tǒng)相連，MCC系統(tǒng)的輸出與出線板2相連；出線板I與整流單元相連，整流單元的輸出與逆變單元連接，逆變單兀的輸出與出線板2相連。輔助設備系統(tǒng)包括空調(diào)、插座、煙霧報警器、溫濕度傳感器和熒光燈，空調(diào)、煙霧報警器和溫濕度傳感器分別與PLC控制系統(tǒng)相連。本實用新型的優(yōu)點在于1.整流單元采用二極管橋式結構，模塊化設計，并配有預充電回路，為系統(tǒng)提供超溫保護，過壓保護，過流保護，缺相保護等完善的保護。2.逆變單元采用模塊化、數(shù)字化的設計，逆變器具備完善的故障自診斷和保護功能，包括過流保護，過壓保護，過載保護，熔斷保護，最大輸出電流限制，失風保護，以及數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng)的其他保護等。[0011]3.整套設備分成兩套工作組，一用一備，采用冷備冗余的形式，當一組出現(xiàn)問題是，啟動備用組繼續(xù)工作。4.溫濕度傳感器可實時檢測房內(nèi)的溫度和濕度，并將采集數(shù)據(jù)傳送到控制單元，及時調(diào)節(jié)房內(nèi)的參數(shù)，避免環(huán)境變化對設備造成損壞。
圖1為實用新型的系統(tǒng)結構框圖；圖2為本實用新型的整流單元電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型的技術方案，但本實用新型的保護內(nèi)容不局限于以下所述。如圖1所示，用于石油鉆井設備的油改電驅(qū)動系統(tǒng)電控房，包括出線板1、出線板
2、傳動系統(tǒng)、MCC系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和輔助設備系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)包括整流單元和逆變單元，PLC系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)及一臺工控機，工控機與PLC控制系統(tǒng)相連，PLC控制系統(tǒng)分別與整流單元、逆變單元、MCC系統(tǒng)和輔助設備系統(tǒng)相連，MCC系統(tǒng)的輸出與出線板2相連；出線板I與整流單元相連，整流單元的輸出與逆變單元連接，逆變單元的輸出與出線板2相連。輔助設備系統(tǒng)包括空調(diào)、插座、煙霧報警器、溫濕度傳感器和熒光燈，空調(diào)、煙霧報警器和溫濕度傳感器分別與PLC控制系統(tǒng)相連，空調(diào)通過強制吹風把房內(nèi)傳動系統(tǒng)等產(chǎn)生的熱量帶走，保持傳動和電控系統(tǒng)能在正常的溫度范圍內(nèi)正常工作，通過溫濕度傳感器實時采集電控房內(nèi)的溫度和濕度，并傳送到控制單元，對房內(nèi)的溫濕度進行調(diào)節(jié)，當超過設定的范圍時，發(fā)出警報，同志工作人員及時檢查房內(nèi)的設備情況，以免設備損壞。傳動系列整流裝置采用模塊化及高性能系統(tǒng)單元組成，主要用于為電壓型逆變器提供穩(wěn)定可靠的直流電壓，包括一臺開關柜、兩臺整流柜、兩臺逆變柜，其主要功能是把600VAC的交流電源經(jīng)過開關總斷路器，傳輸至兩臺6脈波整流柜轉(zhuǎn)化成直流電源，再由逆變單元把整流出來的直流電源逆變?yōu)轭l率、電壓可控的交流電源去驅(qū)動交流變頻電機。如圖2所示，整流單元的直流輸出端可連接一個或多個逆變單元和制動單元，形成多傳動系統(tǒng)，安裝的逆變單元額定電流之和可以超過整流裝置的額定輸出電流，但設計時應確保瞬時負載直流電流之和不要大于整流裝置的額定輸出電流；該整流裝置的功率部分采用二極管組成的6脈波整流橋，不能向到電網(wǎng)回饋再生能量。但當多個逆變單元連接在一個公共直流電壓母排上時，可以在電動和發(fā)電運行傳動之間進行能量交換，從而節(jié)省了能量；輸入端配置有“預充電回路”，啟動整流時，先為中間回路電容器充電，充電完成后實現(xiàn)自動切換，預充電回路斷開，主斷路器合閘，為傳動系統(tǒng)運行時提供過載和短路保護；輸入側(cè)配有專用的電抗器。整流裝置功率單元部分采用兩組三聯(lián)裝的二極管組件(簡稱“整流組件”)組成，模塊化設計，結構簡單，安全性能高，安裝維護方便。逆變單元的作用是把直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源去驅(qū)動變頻電機，從而控制電機轉(zhuǎn)速和扭矩。逆變單元采用SIEMENS SINAMICS S120逆變裝置，包括2個逆變柜。PLC系統(tǒng)安裝在綜合柜內(nèi)，綜合柜內(nèi)還包括了 MCC系統(tǒng)和配電回路。[0027](I)PLC系統(tǒng)為冷備冗余雙通道PLC系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)包括SIEMENS的S7-300系列CPU及I/O模塊，Nodka公司的TPC7000系列工控機，UPS持續(xù)電源I個、微型斷路器及繼電器、端子等。UPS以及各個微型斷路器綜合柜柜內(nèi)控制系統(tǒng)的配電；S7-300系列CPU及I/O模塊保證了系統(tǒng)的邏輯處理控制；工控機通過友好的人機界面，提供了鉆井數(shù)據(jù)及其他重要參數(shù)的顯示、記錄、查詢和儲存。(2)MCC系統(tǒng)安裝有4個MCC回路?；芈钒惭b方式并非抽屜式，而是固定式安裝。該柜MCC回路的控制方式均為FVNR+H0A回路，回路具有FVNR功能和PLC程序自動控制的功能。(3)配電回路配電回路分別為逆變柜風機400VAC電源、逆變柜220VAC控制電源、PLC柜220VAC控制電源、房內(nèi)空調(diào)供電回路、房內(nèi)照明電源、檢修插座電源。電控房還包括一個開關柜，開關柜內(nèi)包括了 I個框架斷路器Q1、600VAC接地檢測回路(I)Ql斷路器用于接受來自接受高壓房的600VAC電源輸出，為兩臺6脈波整流柜提供600VAC電源。Ql斷路器的一對動合觸點接通面板上的“運行”，一對動合觸點將24VDC電源信號輸至PLC。在本柜柜門上，安裝有紅色電源指示燈、白色儲能指示燈、綠色運行指示燈，顯示斷路器的各個動作狀態(tài)，并安裝有紅色分閘按鈕，綠色合閘按鈕，實現(xiàn)遠程分合閘功能。(2) 600VAC接地檢測回路對于一個對地是絕緣的不接地電網(wǎng)系統(tǒng)，例如本系統(tǒng)為IT電網(wǎng)，都存在對地絕緣電阻的監(jiān)控問題，以確保其安全運行，而且這種監(jiān)控須是連續(xù)不斷的，并能在超過了允許值時就發(fā)生警報，以提醒操作者妥善處理，避免由于絕緣電阻下降而可能引發(fā)的事故。在開關柜內(nèi)，安裝有DJY-1絕緣檢測儀，用于監(jiān)測600VAC絕緣狀態(tài)。絕緣檢測儀表為指針式顯示，顯示實際絕緣阻值，另外，在面板上的測試按鈕TEST，用于功能檢測，通過它可對儀器的功能進行檢測，能很方便地通過測試電阻Rt對儀器的工作狀況進行校驗。該絕緣檢測儀的一對動合觸點將24VDC電源信號輸至PLC。
權利要求1.用于石油鉆井設備的油改電驅(qū)動系統(tǒng)電控房，其特征在于:它包括出線板(I)、出線板(2)、傳動系統(tǒng)、MCC系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和輔助設備系統(tǒng)， 傳動系統(tǒng)包括整流單元和逆變單元，PLC系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)及一臺工控機，工控機與PLC控制系統(tǒng)相連，PLC控制系統(tǒng)分別與整流單元、逆變單元、MCC系統(tǒng)和輔助設備系統(tǒng)相連，MCC系統(tǒng)的輸出與出線板(2)相連；出線板(1)與整流單元相連，整流單元的輸出與逆變單元連接，逆變單元的輸出與出線板2相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于石油鉆井設備的油改電驅(qū)動系統(tǒng)電控房，其特征在于:所述的輔助設備系統(tǒng)包括空調(diào)、插座、煙霧報警器、溫濕度傳感器和熒光燈，空調(diào)、煙霧報警器和溫濕度傳感器分別與PL C控制系統(tǒng)相連。
專利摘要本實用新型公開了一種用于石油鉆井設備的油改電驅(qū)動系統(tǒng)電控房，包括出線板1、出線板2、傳動系統(tǒng)、MCC系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和輔助設備系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)包括整流單元和逆變單元，PLC系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)及一臺工控機，工控機與PLC控制系統(tǒng)相連，PLC控制系統(tǒng)分別與整流單元、逆變單元、MCC系統(tǒng)和輔助設備系統(tǒng)相連，MCC系統(tǒng)的輸出與出線板2相連；出線板1與整流單元相連，整流單元的輸出與逆變單元連接，逆變單元的輸出與出線板2相連。本實用新型采用全數(shù)字控制技術，能夠?qū)崟r監(jiān)控，對出現(xiàn)故障及時進行指示、報警和保護，內(nèi)部器件的布置采有可快速拆卸及安裝的模塊化結構，可完全替代柴油機應用于石油鉆井設備。
文檔編號E21B44/00GK202914068SQ201220605380
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權日2012年11月16日
發(fā)明者王江陽, 車明者, 謝偉, 王亮 申請人:成都宏天電傳工程有限公司