信號送至控制器(26 );
綜合第一二位二通比例閥(37)、第二二位二通比例閥(40)、第三二位二通比例閥(48 )、第四二位二通比例閥(41)的閥芯位移量，控制電液比例變量液壓泵(44 )變量裝置運動，決定電液比例變量液壓泵(44)的排量。
[0038]第五二位二通比例閥(42)的兩個油口分別與舉升液壓缸(45)的兩腔相連，當(dāng)舉升液壓缸活塞下降，控制器(26)控制第一二位二通比例閥(37)、第二二位二通比例閥
(40)、第三二位二通比例閥(48)閥口關(guān)閉，第五二位二通比例閥(42)閥口全開，第四二位二通比例閥(41)閥口部分開啟，實現(xiàn)流量再生。同時控制器(26)控制第五變頻器(47)輸出電源頻率，降低第五電動機(46)的工作轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)節(jié)能。第五安全閥(43)起過載保護作用。
[0039]第四變頻器(33)輸出頻率為50Hz的交流電作為第四電動機(32)的電源，第四電動機(32)的輸出軸與輔助分動器(31)輸入軸相聯(lián)，輔助分動器(31)輸出軸分別與定量液壓泵(35)和第二變量液壓泵(36)相聯(lián)，定量液壓泵(35)的出口壓力由溢流閥(30)調(diào)定壓力確定，作為補油泵。第二變量液壓泵(36)出油口與附屬液壓系統(tǒng)相連，提供液壓能。
[0040]說明:本實施例中，絞車轉(zhuǎn)速160~220rpm，控制器型號:德國dspace ITI 1103。
【主權(quán)項】
1.具有混合動力裝置及多電機驅(qū)動的煤層氣鉆機，包括柴油發(fā)動機(I)，控制器(26)、5個變頻器、5個電動機、5個安全閥、4個單向閥、5個二位二通比例閥，柴油發(fā)動機(I)連接發(fā)電機(2 )，柴油發(fā)動機(I)和5個二位二通比例閥分別連接控制器(26 )，其特征是發(fā)電機(2)分別連接電源分配器(4)、蓄電裝置(3); 電源分配器(4)分別連接5個變頻器；第一變頻器(5)連接第一電動機(6)，第一電動機(6)連接恒壓變量液壓泵(13)，恒壓變量液壓泵(13)分別連接第一單向閥(7)、第一安全閥(12)，第一安全閥(12)分別連接蓄能器(8)、電液比例變量液壓泵一馬達(9)，電液比例變量液壓泵一馬達(9)連接第一減速器(11)，第一減速器(11)連接絞車(10); 第二變頻器(14)連接第二電動機(15 )，第二電動機(15 )連接變量液壓泵(16 )，變量液壓泵(16)分別連接第二安全閥(17)、定量馬達(19)，定量馬達(19)連接水泵(18)； 第三變頻器(20)連接第三電動機(21 )，第三電動機(21)連接電液雙向比例變量液壓泵(22)，電液雙向比例變量液壓泵(22)分別連接第三安全閥(23)、第三單向閥(27)、第四單向閥(29)、第四安全閥(25)、雙向變量液壓馬達(38)，雙向變量液壓馬達(38)連接第二減速器(50)，第二減速器連接旋轉(zhuǎn)動力頭(28)； 第四變頻器(33)連接第四電動機(32)，第四電動機(32)連接輔助分動器(31)，輔助分動器(31)分別連接定量液壓泵(35)、變量液壓泵(36)，定量液壓泵(35)分別連接溢流閥(30)、第三單向閥(27)與第四單向閥(29)之間；變量液壓泵(36)連接輔助液壓系統(tǒng)(34); 第五變頻器(47)連接第五電動機(46)，第五電動機(46)連接電液比例變量液壓泵(44)，電液比例變量液壓泵(44)分別連接第五安全閥(43)、第一二位二通比例閥(37)、第二二位二通比例閥(40 )，第一二位二通比例閥(37 )分別連接第三二位二通比例閥(48 )、第五二位二通比例閥(42 )、舉升液壓缸(45 );第二二位二通比例閥(40 )與舉升液壓缸(45 )之間的連接管路上連接第四二位二通比例閥(41)； 變量液壓泵(16)與定量馬達(19)之間的管路、第三單向閥(27)、第四單向閥(29)之間的管路上安裝第二單向閥(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有混合動力裝置及多電機驅(qū)動的煤層氣鉆機，其特征在于發(fā)電機(2)所發(fā)電能通過電源分配器(4)輸送給各變頻器以匹配的頻率供給各電動機，液壓系統(tǒng)各主回路均由單獨電動機驅(qū)動，按照各回路的負載特性及控制要求調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速。
3.按照權(quán)利要求1所述具有混合動力裝置及多電機驅(qū)動的煤層氣鉆機，其特征在于利用電液比例變量液壓泵一馬達(19)之間的工況切換實現(xiàn)絞車(10)反轉(zhuǎn)下降時勢能回收，同時控制器(26)控制第一變頻器(5)的輸出電源頻率，實現(xiàn)絞車反轉(zhuǎn)下降時，降低第一電動機(6)轉(zhuǎn)速,減小能量損耗。
4.按照權(quán)利要求1所述具有混合動力裝置及多電機驅(qū)動的煤層氣鉆機，其特征在于第二電動機(15)的輸出軸與第一液壓變量泵(16)軸相聯(lián)，第一液壓變量泵(16)與定量液壓馬達(19)組成閉式容積調(diào)速回路。
5.按照權(quán)利要求1所述具有混合動力裝置及多電機驅(qū)動的煤層氣鉆機，其特征在于電液雙向比例變量液壓泵(22)與雙向變量液壓馬達(38)組成閉式容積調(diào)速回路；雙向變量液壓馬達(38 )輸出軸與動力旋轉(zhuǎn)頭(28 )相聯(lián)，裝配于電液雙向比例變量泵(22 )上的斜盤傾角傳感器和出油口處的壓力傳感器、裝配于第三電動機(21)輸出軸處的轉(zhuǎn)速傳感器、裝配于第二減速器(50)輸出軸處的轉(zhuǎn)速傳感器實時反饋壓力、斜盤傾角、電動機轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)動力頭轉(zhuǎn)速信號至控制器(26)，根據(jù)控制要求，控制器(26)控制第三變頻器(20)的電源輸出頻率和電液比例變量液壓泵(22)的變量裝置運動，實現(xiàn)對第三電動機(21)的轉(zhuǎn)速控制和電液比例變量液壓泵(22)的排量調(diào)節(jié)。
6.按照權(quán)利要求1所述具有混合動力裝置及多電機驅(qū)動的煤層氣鉆機，其特征在于第五電動機(46)的輸出軸與電液比例變量液壓泵(44)軸相聯(lián)，電液比例變量液壓泵(44)的出油口與第一二位二通比例閥(37 )、第二二位二通比例閥(40 )的一個閥口相連，第一二位二通比例閥(37)的另一閥口與舉升液壓缸(45)有桿腔相連，第二二位二通比例閥(40)另一閥口與舉升液壓缸(45)無桿腔相連，第三二位二通比例閥(48)的一個閥口與油箱相連另一閥口與舉升液壓缸(45)的有桿腔相連，第四二位二通比例閥(41)的一個閥口與油箱相連另一閥口與舉升液壓缸(45)的無桿腔相連；控制器(26)輸出信號控制上述四個二位二通比例閥閥芯位移量即實現(xiàn)對閥口開度的控制，從而實現(xiàn)對舉升液壓缸(45)進出口獨立控制，實現(xiàn)對舉升液壓缸(45)運動方向和速度的控制；裝配在第五電動機(46)輸出軸處的轉(zhuǎn)速傳感器、裝配在電液比例變量液壓泵(44)上的斜盤傾角傳感器及出油口處的壓力傳感器實時反饋壓力信號、斜盤傾角信號、轉(zhuǎn)速信號至控制器(26)，綜合第一二位二通比例閥(37 )、第二二位二通比例閥(40 )、第三二位二通比例閥(48 )、第四二位二通比例閥(41)的閥芯位移量，控制電液比例變量液壓泵(44)變量裝置運動，決定泵的排量；第五二位二通比例閥(42)的兩個油口分別于舉升液壓缸(45)的兩腔相連，當(dāng)液壓缸活塞下降，控制器(26 )控制第一二位二通比例閥(37 )、第二二位二通比例閥(40 )、第三二位二通比例閥(48 )閥口關(guān)閉，第五二位二通比例閥(42)閥口全開，第四二位二通比例閥(41)閥口部分開啟，實現(xiàn)流量再生；同時控制器(26)控制第五變頻器(47)輸出電源頻率，降低第五電動機(46)的工作轉(zhuǎn)速。
【專利摘要】具有混合動力裝置及多電機驅(qū)動的煤層氣鉆機，屬于機械領(lǐng)域，它包括柴油發(fā)動機，控制器、5個變頻器、5個電動機、5個安全閥、4個單向閥、5個二位二通比例閥，柴油發(fā)動機連接發(fā)電機，柴油發(fā)動機和5個二位二通比例閥分別連接控制器，其特征是發(fā)電機分別連接電源分配器、蓄電裝置；發(fā)電機所發(fā)電供給各液壓泵的拖動電機，多余電能儲于蓄電裝置。本發(fā)明通過變頻器實現(xiàn)對拖動鉆機主液壓系統(tǒng)液壓泵的電機調(diào)速控制。在主液壓系統(tǒng)的起升系統(tǒng)中采用進出口獨立控制及流量再生技術(shù)。在絞車工作液壓系統(tǒng)中采用二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術(shù)實現(xiàn)能量回收和重新利用，在動力頭旋轉(zhuǎn)工作液壓系統(tǒng)中采用雙向變量泵—雙向變量馬達閉式容積調(diào)速回路，提高液壓系統(tǒng)效率。
【IPC分類】E21B44-00, E21B3-02
【公開號】CN104695852
【申請?zhí)枴緾N201510041648
【發(fā)明人】楊敬, 權(quán)龍 , 郭繼保
【申請人】太原理工大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年1月28日