[实用新型]一种石油钻机用的电气控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻探设备的控制系统，特别是用于石油钻井设备的电气控制系统。

背景技术

随着现代工业的发展，我国对石油能源的需求量越来越大，石油开采的力度也越来越大。现有的钻井现场大多处于野外,靠柴油机组提供井队工作用电和泥浆泵的运转动力。但柴油机组运转时不仅本身消耗大量柴油，还带来了噪音和环境的污染 ，增加井队的维护量。为了响应国家节能减排的号召，同时为了降低运行成本，需要对原设备进行电气化改造，将柴油机驱动钻机改为电力驱动钻机已经势在必行。中国专利文献CN102955445A（专利申请号为201210461500.6）公开了一种“用于石油钻井设备的电传控制系统”， 其采用交流异步电机代替柴油机驱动，交流异步电机成本较高、起步力矩小，调速范围小。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种成本较低，且操作简便、控制精确、可靠性高的石油钻井设备的电气控制系统。

实现本实用新型目的的基本技术方案是: 一种石油钻机用的电气控制系统，其结构特点是：包括供电系统、控制系统、和驱动系统。供电系统包括变压器和高压配电柜。变压器与高压配电柜电连接，且由高压配电柜控制，输出AC660V直流电机主回路电源及AC380V现场控制电源及井队工作用电。驱动系统包括两台直流电机、备用柴油机和泥浆泵驱动系统。两台直流电机和备用柴油机均直接与泥浆泵驱动系统传动连接。

控制系统包括电源主回路控制系统、直流调速装置、PLC系统、2个光电反馈编码器和机旁上位机操作箱。变压器的输出端与电源主回路控制系统的相应输入端通过电缆电连接，变压器的输出电源由电源主回路控制系统控制。两台直流电机的尾部分别设有1个光电反馈编码器。

直流调速装置有2个。 2个直流调速装置均与PLC系统电连接。2个直流调速装置还分别与相应的直流电机电连接。2个直流调速装置还分别与相应的光电反馈编码器电连接。机旁上位机操作箱与PLC系统电连接，通过PLC系统控制直流调速装置，进而通过控制直流调速装置控制直流电机。

以上述基本技术方案为基础的技术方案是：还包括电力滤波装置。电力滤波装置与电源主回路控制系统的输出端电连接。2个直流调速装置还均与电力滤波装置电连接。

以上述基本技术方案为基础的技术方案是：PLC系统采用西门子300系列PLC。

以上述基本技术方案为基础的技术方案是：机旁上位机操作箱采用西门子触摸屏。

以上述基本技术方案为基础的技术方案是：2个直流调速装置均采用西门子6RA70全数字直流直流调速装置。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：2台直流电机内部均设有用于测量温升的直流电机内部测温电阻，直流电机内部测温电阻均与机旁上位机操作箱电连接。

本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型采用电网供电，用直流电机替代柴油机，利用PLC系统和直流调速装置控制直流电机进行闭环精确控制，调速稳定，实现了主、从机切换，单机运行，并车运行的功能，同时利用电力滤波装置，提高功率因素，降低电网谐波，为井队提供可靠、稳定的工作电源。

（2）本实用新型采用直流电机替代交流异步电机，直流电机成本较交流电机小，起步力矩大，调速范围宽。

（3）本实用新型采用直流电机与泥浆泵驱动系统直接连接，省去了液力耦合器，节省成本。

（4）本实用新型的直流调速装置采用西门子6RA70全数字直流调速装置，具有性能可靠，操作舒适和运行平稳等优点 ，在控制上采用转矩均衡功能，使并车运行时电机转矩、速度、电流均衡分配，平稳运行。

（5）本实用新型采用西门子300系列PLC控制系统与西门子6RA70全数字直流调速装置相结合，实现2台直流电机主从机任意切换，单机运行，并车同时启动运行，并车先后启动运行，单机与并车运行状态任意切换的功能。

（6）本实用新型机旁上位机操作箱采用西门子触摸屏，实现整个系统可视化操作。

（7）本实用新型的直流电机内部设有用于测量温升的直流电机内部测温电阻，可实时监控电机内部温度，在超过上下限值时即报警或停机，保障设备安全运行。

（8）本实用新型采用电力滤波装置，有效改善电网质量，提高功率因素，抑制谐波，减少干扰，提供优质稳定电源。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电气主回路的单线图。

上述附图中的标记如下：