超级电容蓄能式电动修井机 |
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| 申请号 | CN201510873799.X | 申请日 | 2015-12-02 | 公开(公告)号 | CN105350926A | 公开(公告)日 | 2016-02-24 |
| 申请人 | 盘锦禹帝科技实业有限公司; | 发明人 | 曹悦新; 袁李峰; 曹瀚轩; 周佳伟; 于亚明; 张丽伟; 陈允龙; 王培松; 马维裕; 吴昊; 吴彤; 赵丽; 张立柱; 常慧伟; 罗高; | ||||
| 摘要 | 一种超级电容蓄能式电动修井机，包括修井机专用 汽车 底盘、修井机专用汽车底盘上安装有空压机、液压站、电控室、井架和修井操作室，井架后端与倒三 角 支架 的顶部铰接相连，倒三角支架的底端安装在修井机专用汽车底盘的尾部；汽车底盘上设有超级电容功率补偿装置，超级电容功率补偿装置包括整流 电路 单元，整流电路单元通过 串联 有电路通断 开关 的电线与市电 电网 相连，整流电路单元分别与逆变单元和双向DC-DC变换器相连，双向DC-DC变换器通过电路与超级电容器相连，逆变单元与变频调速 电动机 相连。其目的是提供一种可利用油田井场现有的功率较小的 变压器 稳定工作，且性能非常安全可靠，作业效率高，更加节能环保的超级电容蓄能式电动修井机。 | ||||||
| 权利要求 | 1.超级电容蓄能式电动修井机，其特征在于：包括修井机专用汽车底盘(1)、修井机专用汽车底盘(1)的前端设有驾驶室(2)，驾驶室(2)后座的下方设有发动机(3)，修井机专用汽车底盘(1)上安装有空压机(5)、液压站(29)、电控室(30)、井架(9)和修井操作室(10)，修井操作室(10)位于修井机专用汽车底盘(1)的后部，井架(9)的后端与倒三角支架(6)的顶部铰接相连，倒三角支架(6)的底端安装在修井机专用汽车底盘(1)的尾部； |
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| 说明书全文 | 超级电容蓄能式电动修井机技术领域[0001] 本发明涉及一种带超级电容蓄能的电动修井机。 背景技术[0002] 石油修井机是对油田井下管柱或者井身进行维修的专业化机械特种设备，主要用于抽油泵、抽油杆和油管的起下。传统的修井机均采用车载柴油机作为动力来源，行驶和作业共用一套动力系统，传统修井机多采用车载柴油机+液力传动箱结构，液力传动箱配有液力变矩器和机械变速箱。 [0004] (1)污染严重。据不完全统计，全国各油田共有修井机4000余台，年消耗柴油近20万吨，柴油燃烧会产生大量的有害气体，以XJ90Z型修井机为例，排污5吨/年以上，造成环境污染； [0005] (2)工作效率低。柴油机自身的工作效率仅为30％，机械传动效率为60％左右，而且柴油机空载时间为运行时间的3倍以上，工作方式落后。 [0006] 传统修井机不符合国家节能降耗的产业政策，也不符合环境保护的要求。随着国家对节能减排的标准要求提高，传统柴油式修井机需要进行技术升级换代。 [0007] 随着交流变频调速技术的迅猛发展，交流变频调速性能已完全达到石油修井工艺对修井机传动系统调速性能的要求。将交流变频调速技术应用到车载电动修井机之中，是当代石油修井机的发展趋势。电动修井机实现了低价清洁的电能代替柴油作为修井机的主动力源，使用电动机作为修井机的动力源易于实现精确控制、远程控制，减少操作人员的劳动强度。电动修井机采用井场电源为动力，但我国油田井场变压器大部分功率较小，不能满足电动修井机功率要求，若依据井场电网容量匹配电动修井机功率，则会导致电动修井机功率小、作业效率低。因此，我们研制了一种带超级电容蓄能的电动修井机，以满足油田修井要求。 发明内容[0008] 本发明的目的是提供一种可利用油田井场现有的功率较小的变压器稳定工作，且性能非常安全可靠，作业效率高，更加节能环保的超级电容蓄能式电动修井机。 [0009] 本发明的超级电容蓄能式电动修井机，包括修井机专用汽车底盘、修井机专用汽车底盘的前端设有驾驶室，驾驶室后座的下方设有发动机，修井机专用汽车底盘上安装有空压机、液压站、电控室、井架和修井操作室，修井操作室位于修井机专用汽车底盘的后部，井架的后端与倒三角支架的顶部铰接相连，倒三角支架的底端安装在修井机专用汽车底盘的尾部； [0010] 所述汽车底盘上设有超级电容功率补偿装置，超级电容功率补偿装置包括整流电路单元，整流电路单元通过串联有电路通断开关的电线与市电电网相连，整流电路单元分别与逆变单元和双向DC-DC变换器相连，双向DC-DC变换器通过电路与超级电容器相连，逆变单元与变频调速电动机相连； [0012] 本发明的超级电容蓄能式电动修井机，其中绞车单元包括减速箱，所述变频调速电动机的动力输出轴通过联轴器与减速箱的动力输入轴相连，减速箱的动力输入轴沿左右水平方向设置，减速箱的动力输出轴沿左右水平方向设置，动力输出轴沿轴线方向穿过绞车滚筒的中心，动力输出轴穿过绞车滚筒的一端通过键连接或离合器与绞车滚筒的端部传动相连，绞车滚筒的一端或二端设有用于刹住绞车滚筒的液压盘刹或带式刹车，绞车滚筒上缠绕有钢丝绳，钢丝绳向外延伸至所述井架的前端。 [0013] 本发明的超级电容蓄能式电动修井机，其中所述绞车滚筒采用轴承座安装在绞车底座上，绞车底座安装在修井机专用汽车底盘的中部或后部；所述减速箱为具有一个或多个输出转速的减速箱，减速箱固定在绞车底座上，变频调速电动机固定在绞车底座上或修井机专用汽车底盘上。 [0014] 本发明的超级电容蓄能式电动修井机，其中所述发动机带有全功率取力器，发动机的全功率取力器与传动轴的前端相连，传动轴的后端与发电机的驱动轴相连，发电机安装在修井机专用汽车底盘的前部或中部，所述发电机的定子绕组通过串联有电路通断开关的电线与整流电路单元相连。 [0015] 本发明的超级电容蓄能式电动修井机，包括修井机专用汽车底盘、修井机专用汽车底盘的前端设有驾驶室，驾驶室后座的下方设有发动机，修井机专用汽车底盘上安装有空压机、液压站、电控室、井架和修井操作室，修井操作室位于修井机专用汽车底盘的后部，井架的后端与倒三角支架的顶部铰接相连，倒三角支架的底端安装在修井机专用汽车底盘的尾部； [0016] 所述汽车底盘上设有超级电容功率补偿装置，超级电容功率补偿装置包括整流电路单元，整流电路单元通过串联有电路通断开关的电线与市电电网相连，整流电路单元与直流电动机和双向DC-DC变换器相连，双向DC-DC变换器通过电路与超级电容器相连； [0017] 超级电容功率补偿装置包括整流电路单元，整流电路单元与直流电动机和双向DC-DC变换器相连，双向DC-DC变换器通过电路与超级电容器相连； [0018] 所述直流电动机的动力输出轴与绞车单元的动力输入轴传动相连。 [0019] 本发明的超级电容蓄能式电动修井机，其中绞车单元包括减速箱，所述直流电动机的动力输出轴通过联轴器与减速箱的动力输入轴相连，减速箱的动力输入轴沿左右水平方向设置，减速箱的动力输出轴沿左右水平方向设置，动力输出轴沿轴线方向穿过绞车滚筒的中心，动力输出轴穿过绞车滚筒的一端通过键连接或离合器与绞车滚筒的端部传动相连，绞车滚筒的一端或二端设有用于刹住绞车滚筒的液压盘刹或带式刹车，绞车滚筒上缠绕有钢丝绳，钢丝绳向外延伸至所述井架的前端。 [0020] 本发明的超级电容蓄能式电动修井机，其中所述绞车滚筒采用轴承座安装在绞车底座上，绞车底座安装在修井机专用汽车底盘的中部或后部；所述减速箱为具有一个或多个输出转速的减速箱，减速箱固定在绞车底座上，直流电动机固定在绞车底座上或修井机专用汽车底盘上。 [0021] 本发明的超级电容蓄能式电动修井机，其中所述发动机带有全功率取力器，发动机的全功率取力器与传动轴的前端相连，传动轴的后端与发电机的驱动轴相连，发电机安装在修井机专用汽车底盘的前部或中部，所述发电机的定子绕组通过串联有电路通断开关的电线与整流电路单元相连。 [0022] 本发明的超级电容蓄能式电动修井机在使用时，可利用油井附近的市电电网通过变压器、整流电路单元、双向DC-DC变换器向超级电容器供电，超级电容器则可通过双向DC-DC变换器和逆变单元向变频调速电动机供电，同时市电电网也通过变压器、整流电路单元和逆变单元向变频调速电动机供电，由此即可令变频调速电动机在油田井场变压器的功率较小，不能满足电动修井机功率要求的状态下，依然能够借助于超级电容器的补充供电来稳定工作，如果驱动减速箱的动力输入轴的电机采用的是直流电动机，则不需要使用逆变单元，而是让超级电容器可通过双向DC-DC变换器向变频调速电动机供电，同时市电电网也通过变压器、整流电路单元向直流电动机供电，进而即可进行相关作业。因此，本发明的超级电容蓄能式电动修井机具有可利用油田井场现有的功率较小的变压器稳定工作，且性能非常安全可靠，作业效率高，更加节能环保的特点。 附图说明[0024] 图1为本发明的超级电容蓄能式电动修井机的结构示意图的主视图； [0025] 图2为本发明的超级电容蓄能式电动修井机的一种实施方式的工作原理示意图； [0026] 图3为本发明的超级电容蓄能式电动修井机的另一种实施方式的工作原理示意图； [0027] 图4为本发明的超级电容蓄能式电动修井机的又一种实施方式的工作原理示意图。 具体实施方式[0028] 如图1和图2所示，包括修井机专用汽车底盘1、修井机专用汽车底盘1的前端设有驾驶室2，驾驶室2后座的下方设有发动机3，修井机专用汽车底盘1上安装有空压机5、液压站29、电控室30、井架9和修井操作室10，修井操作室10位于修井机专用汽车底盘1的后部，井架9的后端与倒三角支架6的顶部铰接相连，倒三角支架6的底端安装在修井机专用汽车底盘1的尾部； [0029] 汽车底盘1上设有超级电容功率补偿装置，超级电容功率补偿装置包括整流电路单元11，整流电路单元11通过串联有电路通断开关的电线与市电电网相连，整流电路单元11分别与逆变单元12和双向DC-DC变换器13相连，双向DC-DC变换器13通过电路与超级电容器17相连，逆变单元12与变频调速电动机18相连；变频调速电动机18的动力输出轴与绞车单元的动力输入轴传动相连。 [0030] 上述绞车单元包括减速箱19，所述变频调速电动机18的动力输出轴通过联轴器与减速箱19的动力输入轴20相连，减速箱19的动力输入轴20沿左右水平方向设置，减速箱19的动力输出轴21沿左右水平方向设置，动力输出轴21沿轴线方向穿过绞车滚筒22的中心，动力输出轴21穿过绞车滚筒22的一端通过键连接、或如图2所示的离合器25与绞车滚筒22的端部传动相连，绞车滚筒22的一端或二端设有用于刹住绞车滚筒22的液压盘刹或带式刹车23，绞车滚筒22上缠绕有钢丝绳，钢丝绳向外延伸至所述井架9的前端。 [0031] 上述绞车滚筒22采用轴承座安装在绞车底座24上，绞车底座24安装在修井机专用汽车底盘1的中部或后部；所述减速箱19为具有一个或多个输出转速的减速箱，减速箱19固定在绞车底座24上，变频调速电动机18固定在绞车底座24上，或者是变频调速电动机18固定在修井机专用汽车底盘1上。 [0032] 上述发动机3带有全功率取力器4，发动机3的全功率取力器4与传动轴7的前端相连，传动轴7的后端与发电机8的驱动轴相连，发电机8安装在修井机专用汽车底盘1的前部或中部，所述发电机8的定子绕组通过串联有电路通断开关的电线与整流电路单元11相连。 [0033] 如图1和图3所示，本发明的超级电容蓄能式电动修井机，也可以是包括修井机专用汽车底盘1、修井机专用汽车底盘1的前端设有驾驶室2，驾驶室2后座的下方设有发动机3，修井机专用汽车底盘1上安装有空压机5、液压站29、电控室30、井架9和修井操作室10，修井操作室10位于修井机专用汽车底盘1的后部，井架9的后端与倒三角支架6的顶部铰接相连，倒三角支架6的底端安装在修井机专用汽车底盘1的尾部； [0034] 汽车底盘1上设有超级电容功率补偿装置，超级电容功率补偿装置包括整流电路单元11，整流电路单元11通过串联有电路通断开关的电线与市电电网相连，整流电路单元11与直流电动机14和双向DC-DC变换器13相连，双向DC-DC变换器13通过电路与超级电容器17相连； [0035] 超级电容功率补偿装置包括整流电路单元11，整流电路单元11与直流电动机和双向DC-DC变换器13相连，双向DC-DC变换器13通过电路与超级电容器17相连；直流电动机14的动力输出轴与绞车单元的动力输入轴传动相连。 [0036] 上述绞车单元包括减速箱19，直流电动机14的动力输出轴通过联轴器与减速箱19的动力输入轴20相连，减速箱19的动力输入轴20沿左右水平方向设置，减速箱19的动力输出轴21沿左右水平方向设置，动力输出轴21沿轴线方向穿过绞车滚筒22的中心，动力输出轴21穿过绞车滚筒22的一端通过如图4所示键连接、或如图3所示离合器25与绞车滚筒22的端部传动相连，绞车滚筒22的一端或二端设有用于刹住绞车滚筒22的液压盘刹或带式刹车23，绞车滚筒22上缠绕有钢丝绳，钢丝绳向外延伸至所述井架9的前端。 [0037] 上述绞车滚筒22采用轴承座安装在绞车底座24上，绞车底座24安装在修井机专用汽车底盘1的中部或后部；减速箱19为具有一个或多个输出转速的减速箱，减速箱19固定在绞车底座24上，直流电动机14固定在绞车底座24上，或者是将直流电动14机固定在修井机专用汽车底盘1上。 [0038] 上述发动机3带有全功率取力器4，发动机3的全功率取力器4与传动轴7的前端相连，传动轴7的后端与发电机8的驱动轴相连，发电机8安装在修井机专用汽车底盘1的前部或中部，发电机8的定子绕组通过串联有电路通断开关的电线与整流电路单元11相连。 [0040] 本发明的超级电容蓄能式电动修井机在使用时，参见图2，可利用油井附近的市电电网26通过变压器27、整流电路单元11、双向DC-DC变换器13向超级电容器17供电，超级电容器17则可通过双向DC-DC变换器13和逆变单元12向变频调速电动机18供电，同时市电电网也通过变压器、整流电路单元11和逆变单元12向变频调速电动机18供电，由此即可令变频调速电动机18在油田井场变压器的功率较小，不能满足电动修井机功率要求的状态下，依然能够借助于超级电容器17的补充供电来稳定工作，如果驱动减速箱19的动力输入轴20的电机采用的是直流电动机，则不需要使用逆变单元12，而是让超级电容器17可通过双向DC-DC变换器13向变频调速电动机18供电，同时市电电网26也通过变压器 27、整流电路单元11向直流电动机14供电，进而即可进行相关作业。 [0041] 当市电电网26的所能提供的电力不够时，或者是没有市电电网26，则可利用车载的发电机8补充或代替市电电网26供电，即让发动机3通过全功率取力器驱动传动轴7、传动轴7再拖动发电机8发电，发电机8经由所产生的电力整流电路单元11等部件输向超级电容器17和驱动减速箱19的动力输入轴20的电机。 |
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