[发明专利]石油电动钻机再生制动能量的回收利用装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，具体的说是一种绞车变频拖动的石油电动钻机再生制动能量的回收利用装置。

背景技术

石油钻井是一个高能耗、高投入、高污染的行业。降低钻井成本、解决环境污染、能量浪费的问题迫在眉睫。电动钻机的动力来源一般有三种方式：电网、柴油发电机组及燃气发电机组。现有电动钻机的电传动系统把起下钻的重力势能通过能耗制动的方式转变为热能消耗掉，没有利用这部分能量，造成了能量的浪费。

超级电容储能系统在欧美国家被普遍用于回收轨道交通的制动能量，节能达30%以上；在起重机、挖掘机上的能量回收利用也取得了良好的效果；在石油钻采行业，国内外依然采用能耗制动的方式，能量回收利用还是一片空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种石油电动钻机再生制动能量的回收利用装置，将变频电动钻机在起下钻时的制动再生能量回收再利用，以解决长期以来制动再生能量没有被回收利用，能量浪费的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种石油电动钻机再生制动能量的回收利用装置，该装置通过直流母线DC-link与石油电动钻机变频拖动系统相连接，该装置包括直流-交流DC/AC变换器、直流-直流DC/DC变换器、超级电容、检测控制系统，所述检测控制系统与所述直流母线DC-Link相连接，所述检测控制系统分别与所述直流-交流DC/AC变换器、所述直流-直流DC/DC变换器相连接，所述直流-交流DC/AC变换器的另一端MCC负载相连接，所述直流-直流DC/DC变换器的另一端与所述超级电容相连接，所述直流母线DC-Link分别与所述直流-交流DC/AC变换器、所述直流-直流DC/DC变换器相连接。

本发明的工作过程为：通过所述检测控制系统的控制，当电动钻机下钻时，钻具的再生制动能量经绞车的变频拖动装置转变为直流电能，储存于所述直流母线DC-Link中,随着直流母线DC-Link所储存电能的增加，所述直流母线DC-Link的电压升高，一部分电能由所述直流-交流DC/AC变换器送入MCC负载，带动MCC负载工作，另一部分由所述直流-直流DC/DC变换器送入所述超级电容储存，当所述直流母线DC-Link的电压值高于所设定的最高电压阈值时，由电动钻机的制动系统转换成热能消耗掉。当电动钻机起升时，将储存在所述超级电容中的电量，由所述直流-直流DC/DC变换器送入直流母线DC-Link，一部分供驱动绞车的变频装置使用，另一部分由所述直流-交流DC/AC变换器供给MCC负载使用。

通过本发明的使用，充分回收利用了石油变频电动钻机起、下钻具时产生的再生制动能量，供给使用发电机组供电的石油钻机作为动力，使得电动钻机的运行成本大幅降低，并更加环保，实现了节能减排，本发明可广泛的应用到各类钻机中。

附图说明

 图1是本发明的连接框图；

图2是本发明应用于带有变频拖动系统绞车的电动钻机时的系统框图；

图中：1、直流-交流DC/AC变换器，2、直流-直流DC/DC变换器，3、超级电容，4、检测控制系统，5、交流-直流AC/DC整流器，6、绞车变频拖动系统，7、制动系统，8、绞车机械系统，9、直流母线DC-Link， 10、MCC负载。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细的叙述。

如图1所示的一种石油电动钻机再生制动能量的回收利用装置，该装置通过直流母线DC-link 9与石油电动钻机变频拖动系统6相连接，该装置包括直流-交流DC/AC变换器1、直流-直流DC/DC变换器2、超级电容3、检测控制系统4，检测控制系统4与直流母线DC-Link 9相连接，检测控制系统4分别与直流-交流DC/AC变换器1、直流-直流DC/DC变换器2相连接，直流-交流DC/AC变换器1的另一端与MCC负载10相连接，直流-直流DC/DC变换器2的另一端与超级电容3相连接，直流母线DC-Link 9分别与直流-交流DC/AC变换器1、直流-直流DC/DC变换器2相连接。

本发明可以单独成套与原电动钻机电控系统相连接后使用，也可以嵌入到绞车由变频装置拖动的电动钻机电控系统中使用。

下面根据附图2，以ZJ70DB型钻机为例，对本发明采用嵌入式连接方法的工作过程进行说明。