[发明专利]采油循环泥浆高速离心机共母线变频调速防爆控制系统

说明书

本发明提供了一种采油循环泥浆高速离心机共母线变频调速防爆控制系统。该技术方案当两台变频器主机速度与辅机形成转差时，辅机与主机通过泥浆介质相互关联，辅机电动机处于再生发电状态，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生过电压。本发明有效提高防爆变频器共用直流母线的应用，较好的解决了钻井固控离心机防爆变频器辅机过电压保护停机问题。同时，VVVF主机变频器、VVVF辅机变频器的IGBT安装在作为防爆壳体一部分的25毫米后的紫铜板上，其背面安装散热风道与散热风机，散热风机持续运行直至温度符合VVVF主机变频器、VVVF辅机变频器运行要求为止。本发明有效解决了散热和防爆相兼顾的技术难题。

技术领域

本发明涉及防爆控制系统技术领域，具体涉及一种采油循环泥浆高速离心机共母线变频调速防爆控制系统。

背景技术

隔爆型变频调速离心机是国内新发展起来的一种先进的大处理量钻井配套设备。在满足钻井工艺要求方面有很多的优越性能。这种离心机由主机、辅机两台变频器同机运行，当离心机主机速度与辅机形成转差时，辅机与主机通过泥浆介质相互关联形成拖动，辅机电动机处于再生发电状态，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生过电压。有可能损坏开关器件、电解电容，甚至会破坏电机的绝缘，从而威胁到离心机安全工作。因此，这部分再生能量必须处理，一般处理再生能量的方法有能量消耗和能量回馈。

能量消耗是在变频器直流侧加放电电阻单元组件，将再生电能通过专门的能耗制动电路消耗在功率电阻上，转化为热能。

本发明在离心机转鼓速度与辅机形成转差时辅机电动机处于再生发电状态形成过电压进行研究，采用了两台变频器直流共母线技术，辅机电动机处于再生发电状态能量由主机电动机利用，避免过电压停机事故发生，实现闭环自动控制，是机电一体化新技术与石油钻井机械的有机结合，特别是中深井、侧井和定向井不可缺少的固控设备防爆控制装置。

本发明提出了一种油田钻井固控高速离心机防爆变频直流共母线调速控制系统共母线的方案。由于钻井工艺和驱动设备的各种原因，再生能量的现象经常发生，直流共母线的原理是基于通用变频装置均采用交－直－交变频方式，当电机处于制动状态时，其制动能量反馈到直流侧，为了更好的处理反馈制动能量，采用了把两台变频装置的直流侧连接起来的方式。譬如当一台变频器处于制动而另一台变频器处于加速状态，这样能量可以互补。辅机变频器公用主机变频器的直流母线，辅机变频器不需接入电网，故也不需要整流模块主机变频器外接制动电阻。

当离心机主机转鼓速度与辅机推进器，通过泥浆介质相互关联形成转差时，辅机电动机将处于发电状态，系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态，这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升，此时电容的直流母线电压抬升，当升至680V时，制动单元开始工作，即回馈多余的电能到电网侧，此时单台变频器直流母线电压维持在680V(有的690V)以下，变频器不至于报过电压故障。

共用直流母线可减少制动单元的重复配置，结构简单合理，可靠。中间直流电压恒定，电容并联储能容量大减少电网的波动。驱动电动机工作在不同状态下，能量回馈互补，优化了系统的动态特性。主机、辅机变频器在电网中产生的不同次谐波干扰可以互相抵消，减少电网的谐波畸变率。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种采油循环泥浆高速离心机共母线变频调速防爆控制系统，以解决现有技术的为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

采油循环泥浆高速离心机共母线变频调速防爆控制系统，该系统包括辅机控制器，辅机显示器，辅机接口，直流共母线，整流器，电抗器，充电单元，控制电源，控制变压器，主机控制器，主机显示器，主机接口，辅机驱动器，阻容吸收器，辅机逆变器，辅机温度传感器，辅机电机，主机逆变器，主机电机，主机温度传感器，主电机驱动器。