一种机械钻机驱动系统的制作方法

本发明涉及石油机械钻机驱动系统，尤其是涉及一种减少了空气污染和噪音污染，降低生产和维护成本，提高生产效率的机械钻机驱动系统。

背景技术：

现有的石油机械钻机在动力提供方面通常是由柴油机组提供的，也即通过多台柴油机并联后将动力传入传动箱通过皮带或者是链条将动力传给各个设备使用的方式为石油机械钻机提供动力。

然而，现有的柴油机组在现场使用过程中有几个明显的缺点:第一、使用柴油机驱动石油机械钻机时，柴油机的燃气排放对空气污染较大，与国家提出的节能减排政策相违背。第二、使用柴油机驱动石油机械钻机时能源消耗大，成本投入高。第三、使用柴油机驱动石油机械钻机时现场噪音较大，对环境产生噪音污染，工人容易患职业病。第四、现有柴油机组的维护保养投入较大，不利于成本控制。第五、柴油机速度调节范围较窄，不能很好的满足各种工况需要，当现场需要低转速时，将柴油机转速调低后现场使用过程中遇到突变大负载时容易憋停柴油机而发生事故。

因此，有必要提出一种新的机械钻机驱动系统，以克服传统机械钻机柴油机组驱动系统的缺陷。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种减少了空气污染和噪音污染，降低生产和维护成本，提高生产效率的机械钻机驱动系统。

为了实现上述目的，本发明一种机械钻机驱动系统采用以下技术方案：

一种机械钻机驱动系统，包括燃气发电机组，电机控制系统，辅助系统及电机；所述燃气发电机组为所述机械钻机驱动系统提供电力；所述燃气发电机组与所述电机控制系统、所述辅助系统及所述电机电连接；所述辅助系统包括补偿系统和谐波抑制系统；所述补偿系统包括能量储存瞬时补偿系统及无功补偿系统；所述能量储存瞬时补偿系统用于释放自身能量补给电机能量。

作为一种优选的技术方案，所述电机控制系统包括可控硅控制器、可控硅触发装置、速度反馈模块及功率反馈模块；所述速度反馈模块及所述功率反馈模块均与所述可控硅控制器电连接；所述速度反馈模块及所述功率反馈模块用于监控所述电机工作状态；所述可控硅控制器通过可控硅触发装置与所述电机电连接。

作为一种进一步优选的技术方案，所述速度反馈模块包括高速计数模块。

作为一种优选的技术方案，所述能量储存瞬时补偿系统包括补偿控制器、补偿系统及充电系统；所述补偿控制器用于监控所述电机功率变化；所述补偿系统包括储能系统，用于提供瞬时补偿能量；所述充电系统用于为所述储能系统充电。

作为一种进一步优选的技术方案，所述储能系统包括超级电容和/或电池组。

作为一种优选的技术方案，所述燃气发电机组包括多台300kw燃气发电机；所述多台300kw燃气发电机并联输出600v交流电压。

作为一种更进一步优选的技术方案，所述电机控制系统将所述600v交流电压变为0~750v可调的直流电以控制所述电机转速。

作为一种再进一步优选的技术方案，所述电机包括多台直流电机，所述多台直流电机通过并车箱并联设置。

作为一种还进一步优选的技术方案，所述多台直流电机功率均衡分配；所述多台直流电机可实现0~1500转/秒的连续调速。

作为一种优选的技术方案，所述机械钻机驱动系统还包括柴油机，所述柴油机接口高度及尺寸与所述电机相同。

本发明的一种机械钻机驱动系统，采用燃气发电机组、电机驱动系统及电机的配合替代传统的柴油机驱动系统，由于燃气发电机的排放标准远远高于原柴油机器的标准，符合国家节能减排的政策、燃气发电机噪音小，对环境噪音污染小、燃气发电机转换能量转化率高，降低了通入成本；采用能量储存瞬时补偿系统可以虑除钻机负荷突变时对燃气发电机的冲击，从而平稳驱动电机来实现机械钻机的动力供应；无功补偿系统，提高系统的功率因数，减小系统无功总量，减少能源消耗提高能效比。本发明一种机械钻机驱动系统使用燃气机发电的电力作为驱动，使用蓄能补偿来解决燃气机的抗冲击性，将柴油成本改为燃气成本从而大大降低了投入，将燃气转换为电能作为驱动能源，减少了空气污染和噪音污染。同时降低了维护保养费用，提高了生产效率。因此，本发明一种机械钻机驱动系统具有环保性好，成本低，生产效率高的优点。

附图说明

图1为本发明一种机械钻机驱动系统具体实施方式的结构框图。

图2为图1所示本发明一种机械钻机驱动系统具体实施方式中电机控制系统的结构框图。

图3为图1所示本发明一种机械钻机驱动系统具体实施方式中能量储存瞬时补偿系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本发明一种机械钻机驱动系统的具体构成。

如图1所示，本发明的一种机械钻机驱动系统包括燃气发电机组、电机控制系统、辅助系统及电机，燃气发电机组为本发明的一种机械钻机驱动系统提供电力，燃气发电机组与电机控制系统的电源入口电连接、燃气发电机组也与辅助系统电连接，电机控制系统与电机电连接、辅助系统也与电机电连接。电机控制系统控制电机工作，辅助系统监测电机工作状态并进行能量补偿等其他动作；电机将动力传入传动箱通过皮带或链条将动力传给石油机械钻机的各个设备使用。辅助系统包括补偿系统和谐波抑制系统，补偿系统与谐波抑制系统电连接；补偿系统包括能量储存瞬时补偿系统和无功补偿系统，能量储存瞬时补偿系统，当钻井过程中遇到的突加负载（比如泥浆泵挂合、高速绞车提升等）系统通过自身释放的能量短时间内补给电机能量，减少瞬时功率需要对燃气发电机组的冲击使燃气发电机系统功率匀速增加，保证燃气发电机组的平稳运行；无功补偿系统，提高系统的功率因数，减小系统无功总量，减少能源消耗提高能效比。

如图2所示，本实施例的一种机械钻机驱动系统，电机控制系统包括可控硅控制器、可控硅触发装置、速度反馈模块及功率反馈模块；可控硅控制器预设有一个设定的速度，速度反馈模块包括高速计数模块，高速计数模块可高速实时的将电机的速度值传送至可控硅控制器，可控硅控制器根据当前相角比例和速度反馈对比来快速调节可控硅触发装置导通角度大小和快慢，以实现输出速度满足现场要求；功率反馈模块可以监控电机的功率，当在线运行电机是两台或者两台以上时，功率反馈模块实时监测每台电机的功率并将功率信息反馈至可控硅控制器，可控硅控制器通过控制不同电机的可控硅触发装置来控制触发角度的大小来使每台在线电机功率均衡输出平稳。也即本发明的一种机械钻机驱动系统中，电机控制系统采用速度闭环及功率闭环的双闭环控制方式，实现电机功率分配均衡，保证电机连续调速。

如图3所示，本发明的一种机械钻机驱动系统的能量储存瞬时补偿系统包括补偿控制器、补偿系统及充电系统；所述补偿控制器用于监控所述电机功率变化；所述补偿系统包括储能系统，用于提供瞬时补偿能量；所述充电系统用于为所述储能系统充电。该能量储存瞬时补偿系统，当钻井过程中遇到的突加负载（比如泥浆泵挂合、高速绞车提升等）系统通过自身释放的能量短时间内补给电机能量，减少瞬时功率需要对燃气发电机组的冲击使燃气发电机系统功率匀速增加，保证燃气发电机组的平稳运行。优选的，能量储存瞬时补偿系统采用超级电容和电池组组合的方式来储存电能，在投入速度和投入时间上两者都有各自的优势，补偿控制器实时监控电机在线功率的变化，当检测到电机功率增速大于设定值时，补偿系统介入，通过释放补偿系统的储能系统中的能量来补充电机功率的需求以减缓功率突增对燃气发电机的冲击。当电机负载稳定后，能量储存瞬时补偿系统通过与燃气发电机组电连接的充电系统均衡地将补偿系统的储能系统的能量补充完毕以备下次冲击需求。

作为一种优选的技术方案，燃气发电机组包括多台300kw燃气发电机；所述多台300kw燃气发电机并联输出600v交流电压，将600v交流电压引入电机控制系统，电机控制系统将600v交流电压变为0~750v可调的直流电来控制直流电机转速。电机包括多台直流电机，多台直流电机通过并车箱并联使用，且功率分配均衡，可实现0~1500转/秒的连续调速。

同时，作为备选方案，本发明的一种机械钻机驱动系统还包括柴油机，柴油机与电机接口高度及尺寸相同，当现场不具备网电供应时可以保证使用柴油机替换电机工作，保证石油机械钻机正常使用。

本实施例的一种机械钻机驱动系统具有以下优点：第一、燃气发电机的排放标准远远高于原柴油机器的标准，符合国家节能减排的政策。第二、多台小型燃气机组并联驱动灵活性好，根据当前负荷要求可增减在线并车数量，减少不必要的空车损耗和燃气损耗。第三、燃气发电机噪音小，对环境噪音污染小。第四、燃气发电机转换能量转化率高，降低了通入成本。第五、使用超级电容和蓄电补偿的方案来虑除钻机负荷突变时对燃气发电机的冲击，从而平稳驱动电机来实现机械钻机的动力供应。

本发明的一种机械钻机驱动系统，使用燃气机发电的电力作为驱动，使用蓄能补偿来解决燃气机的抗冲击性，将柴油成本改为燃气成本从而大大降低了投入，将燃气转换为电能作为驱动能源，减少了空气污染和噪音污染。同时降低了维护保养费用，提高了生产效率。本发明一种机械钻机驱动系统具有环保性好，成本低，生产效率高的优点。

以上仅为本发明实施案例而已，并不用于限制本发明，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。