[发明专利]一种功率补偿式修井机动力传动系统

权利要求书

1.一种功率补偿式电动修井机动力传动系统，由动力系统Ⅰ和传动系统Ⅱ组成，其中动力系统Ⅰ包括电力系统(A)和储能系统(B)，电力系统(A)包括井场网电(1)和调速电动机(2)，储能系统(B)包括液压油箱(4)、变量泵-马达(5)、高速旋转接头(6)、飞轮式液压蓄能器(7)、离合器(8)、变量泵-马达(9)、溢流阀(10)和第一电磁开关阀(11)、第二电磁开关阀(12)、第三电磁开关阀(13)，传动系统Ⅱ包括耦合器(3)、减速器(14)和绞车(15)；其特征在于：储能系统(B)中采用飞轮式液压蓄能器(7)作为储能设备，动力系统Ⅰ可依据工作状态划分为动力模式和充能模式，传动系统Ⅱ中耦合器(3)采用单排行星轮实现动力耦合。

2.根据权利要求1中所述的一种功率补偿式电动修井机动力传动系统，其特征在于：所述的储能系统(B)，采用飞轮式液压蓄能器(7)作为储能设备，相当于飞轮复合液压蓄能器，可存储动能、液压能和动能复合液压能，并根据动力系统模式的不同选择相应的储能、放能方式。

3.根据权利要求1中所述的一种功率补偿式电动修井机动力传动系统，其特征在于：所述传动系统Ⅱ的耦合器(3)由电力输入齿轮(31)、单排行星轮、锁止器(35)和离合器(36)组成，其中，电力输入齿轮(31)与行星架(32)相连，太阳轮(33)经锁止器(35)与变量泵-马达(5)相连，外齿圈(34)经离合器(36)与减速器(14)相连，驱动绞车(15)工作。

4.根据权利要求1中所述的一种功率补偿式电动修井机动力传动系统，其特征在于：动力系统模式为：

首先通过检测工作状态，若处于拔管状态，则选择动力模式，然后通过比较作业需求转矩T_m、电力输出转矩T_e、液压输出转矩T₁的大小，对动力系统Ⅰ的动力模式进行划分：当需求转矩T_m小于电力输出转矩T_e时，选择网电动力模式；当需求转矩T_m大于电力输出转矩T_e，但小于电力输出转矩T_e与液压输出转矩T₁之和时，选择液压动力模式；当需求转矩T_m大于电力输出转矩T_e与液压输出转矩T₁之和时，选择飞轮液压动力模式；当处于卸管维修状态时，判断同周期内选择的动力模式，按照上述动力模式顺序分别选择零充能模式、液压充能模式和飞轮液压充能模式。

5.根据权利要求4中所述的一种功率补偿式电动修井机动力传动系统，其特征在于：动力模式为：

网电动力模式下电力系统(A)单独供能，此时储能系统(B)处于保压状态，其中第一电磁开关阀(11)、第二电磁开关阀(12)、第三电磁开关阀(13)均断开，离合器(8)断开，传动系统Ⅱ中锁止器(35)锁止，太阳轮(33)转速为零，离合器(36)接合，电力系统(A)输出动力经由电力输入齿轮(31)、行星架(32)和外齿圈(34)，传递至减速器(14)，带动绞车(15)工作；

液压动力模式下储能系统(B)中的飞轮式液压蓄能器(7)仅以液压形式储能，此时储能系统(B)中第一电磁开关阀(11)断开，第二电磁开关阀(12)、第三电磁开关阀(13)连通，离合器(8)断开，飞轮式液压蓄能器(7)中存储的液压能驱动变量泵-马达(5)，传动系统Ⅱ中锁止器(35)断开，离合器(36)接合，电力系统(A)动力经由电力输入齿轮(31)、行星架(32)输入，储能系统(B)动力经由太阳轮(33)输入，共同驱动外齿圈(34)，经减速器(14)降速增扭后，带动绞车(15)工作；

飞轮液压动力模式下储能系统(B)中第一电磁开关阀(11)、第二电磁开关阀(12)、第三电磁开关阀(13)连通，离合器(8)接合，飞轮式液压蓄能器(7)中存储的动能驱动变量泵-马达(9)以变量泵状态工作，将动能转化为液压能，与其自身存储的液压能合流后，驱动变量泵-马达(5)以变量马达状态输出动能，传动系统Ⅱ中锁止器(35)断开，离合器(36)接合，电力系统(A)动力经由电力输入齿轮(31)、行星架(32)输入，储能系统(B)动力经由太阳轮(33)输入，通过耦合器(3)实现动力耦合后，共同驱动外齿圈(34)，经减速器(14)降速增扭，带动绞车(15)工作。

6.根据权利要求4中所述的一种功率补偿式电动修井机动力传动系统，其特征在于：其特征在于：充能模式为：

零充能模式下电力系统(A)不为储能系统(B)充能，此时锁止器(35)锁止，离合器(36)断开，第一电磁开关阀(11)、第二电磁开关阀(12)、第三电磁开关阀(13)处于断开状态，离合器(8)断开，动力系统Ⅰ无动力输出，飞轮式液压蓄能器(7)处于保压状态；

液压充能模式下电力系统(A)为储能系统(B)充入液压能，传动系统Ⅱ中锁止器(35)断开，离合器(36)接合，电力系统(A)动力经由电力输入齿轮(31)、行星架(32)输入，驱动太阳轮(33)，储能系统(B)中第一电磁开关阀(11)断开，第二电磁开关阀(12)、第三电磁开关阀(13)连通，离合器(8)断开，变量泵-马达(5)以变量泵状态工作；

飞轮液压充能模式下电力系统(A)为储能系统(B)充入液压能和动能，传动系统Ⅱ中锁止器(35)断开，离合器(36)接合，电力系统(A)动力经由电力输入齿轮(31)、行星架(32)输入，驱动太阳轮(33)，储能系统(B)中第一电磁开关阀(11)、第二电磁开关阀(12)、第三电磁开关阀(13)连通，离合器(8)接合，变量泵-马达(5)以变量泵状态工作，为飞轮式液压蓄能器(7)充入液压能，同时驱动变量泵-马达(9)以变量马达状态工作，为飞轮式液压蓄能器(7)充入动能。