專利名稱：超級電容組蓄能式電機調速通井機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于油田油水井修井作業(yè)的機械設備。
背景技術：
在油水井修井和井下作業(yè)過程中，需要使用作業(yè)通井機將井內油 管提升至地面或將油管下放到井內，通過油管起下作業(yè)最終達到施工 目的。目前，現場使用的通井機有兩種類型， 一種通井機采用柴油發(fā) 動機帶動，另一種通井機為交流變頻電動機帶動，前者的缺點是需要 耗用大量柴油，能源利用率低，維修費用高，而且在間斷工作時不能 頻繁啟動；后者的缺點則是受施工現場電源容量的限制，安全性能較 差。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以節(jié)能降耗、提高能源利用率并可 克服柴油發(fā)動機式通井機間斷工作時不能頻繁啟動和高壓電源變頻 通井機受電源容量限制等缺點和不足的超級電容組蓄能式電機調速 通井機。
本發(fā)明的上述目的是這樣實現的。此種作業(yè)通井機由380V三相 電源空氣開關、充電電源模塊、電容組蓄能器、直流調速模塊、控制 面板、主電機、聯軸器、變速箱、動力傳動系統、絞車離合器、絞車、 輔助剎車離合器、超越式離合器、輔助剎車直流電機、充電器、蓄能 器、底車系統、液壓系統、井架系統組成，空氣開關輸入端與抽油機
380V三相交流外接電源相接，輸出端與充電電源模塊相連；充電電 源模塊的另一端與電容組蓄能器相連，電容組蓄能器通過限流器與直 流調速模塊相連，直流調速模塊輸出端分別與控制面板和主電機相 連；主電機通過聯軸器、變速箱、動力傳動系統與絞車一端的絞車離 合器相連；絞車另一端設有由輔助剎車離合器、超越式離合器、輔助 剎車直流電機、充電器、蓄能器構成的輔助剎車系統，其中，輔助剎 車離合器、超越式離合器依次與絞車相連，超越式離合器與輔助剎車 直流電機相連，輔助剎車直流電機、充電器、蓄能器依次相連；上述 各部件分別設置、安裝在底車系統上，底車系統上還安裝有液壓系統 和井架系統。
此種電機調速通井機的工作過程如下油井起管施工作業(yè)時，首 先將380V三相交流電源接到電源空氣開關的接入端，脫開輔助剎車 的離合器，根據抽油機的電源所能帶動的用電負荷，設定充電電源模 塊輸入電流的最大值，根據施工作業(yè)中的負荷大小及提升速度確定變 速箱的檔位，在工作前先充電5-10分鐘再開始工作。提升油管時，主 電機的電流由兩部分組成， 一部分是充電電源模塊將電源電流整流為 直流供給主電機，另一部分是電源模塊電容組蓄能器對主電機所需電 流進行補充(當主電機用電較小時，所需電流由充電電源模塊直接提 供，而電容組蓄能器不提供)。充電電源模塊將三相交流電整流變?yōu)?直流并給電容組蓄能器充電，電容組蓄能器的電能通過限流輸送給直 流調速模塊，在直流調速模塊給控制下主電機供電，主電機在這兩部 分電流的供給下，通過聯軸器、變速箱、動力傳動系統構成的傳動單
元和絞車離合器帶動絞車轉動，絞車拉動鋼絲繩通過天車、游車等井 架系統提升油管，實現施工作業(yè)。當上升停止及下放油管時，絞車離 合器脫開，主電機不轉動，當主電機所需電流小于充電電流模塊輸入 電流的最大值時，電源電流通過充電電源模塊得到反饋信號自動充
電；當電容組蓄能器電能蓄能到最大值時充電電源模塊得到反饋信號 自動停止充電。當施工作業(yè)往井下下放油管時，提升力很小，下放制 動力加大，需要使用輔助剎車，使用輔助剎車時，將輔助剎車離合器 接合；上提油管時，主電機由充電電源模塊和電容組蓄能器提供的電 能轉動，主電機通過變速箱、傳動系統、絞車離合器帶動絞車正轉， 絞車正轉時，超越式離合器自動脫開，輔助剎車直流電機不轉動，實 現上提油管；下放時，主電機不轉動，絞車離合器脫開，絞車在游車、 油管等自重的作用下反轉，絞車帶動輔助剎車離合器、超越式離合器 從而帶動輔助剎車電機轉動并發(fā)電，通過充電器給蓄能器充電，實現 蓄能輔助制動，最后主剎車和輔助剎車同時制動實現剎車并剎死。
本發(fā)明設計合理，操作方便，工作可靠，利用它可以節(jié)能降耗， 大大提高能耗利用率，避免因間斷用電造成的脈動電流對電網的損 害。此種通井機采用主電機無級調速與機械變速相結合，使得輸出扭 矩范圍增大，轉速范圍變寬，可滿足不同工況施工作業(yè)的需要。由于 絞車部位增加了一個輔助剎車系統，因而可以將部分動能轉化為電 能，減少能量消耗，并可減輕主剎車制動力，延長主剎車的工作壽命。
圖1為本發(fā)明提供的油水井作業(yè)通井機總體結構和外觀圖。
圖2為該通井機工作原理示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的實施作進一步說明。 如圖所示，本發(fā)明由三相電源空氣開關1、充電電源模塊2、電 容組蓄能器3、限流器4、直流調速模塊5、控制面板6、主電機7、 聯軸器8、變速箱9、動力傳動系統IO、絞車離合器ll、絞車12、輔 助剎車離合器13、超越式離合器14、輔助剎車直流電機15、充電器 16、蓄能器17、底車系統18、液壓系統19、井架系統20組成，其結 構連接關系如下三相交流電源空氣開關1輸入端與抽油機380V三 相交流外接電源相接，輸出端與充電電源模塊2相連；充電電源模塊 2另一端與電容組蓄能器3相連，電容組蓄能器3通過限流器4與直 流調速模塊5相連，直流調速模塊5輸出端分別與控制面板6和主電 機7相連；主電機7通過聯軸器8、變速箱9、動力傳動系統10與絞 車12上的絞車離合器11相連;絞車12另一端設有由輔助剎車離合器 13、超越式離合器14、輔助剎車直流電機15、充電器16、蓄能器17 構成的輔助剎車系統，其中，輔助剎車離合器13、超越式離合器14 依次與絞車12相連，超越式離合器14與輔助剎車直流電機15相連， 輔助剎車直流電機15、充電器16、蓄能器17依次相連；上述各部件 分別設置、安裝在底車系統18上；底車系統18上還安裝有液壓系統 19和井架系統20。其中，充電電源模塊2由整流集成模塊和反饋控 制面板、信息采集板構成，外接輸入電源為380V的三相交流電源， 通過整流輸出直流，為蓄能器3充電，同時為直流調速模塊5提供一 定的功率支持，該單元能根據蓄能器的反饋信號來控制充電電流，并
能根據輸入電源的電容量來設定，控制輸入電流的大小。電容組蓄能
器3由超級電容組串、并聯組成，作用是積蓄電能，為主電機提供足 夠的電能補充，保障整個系統平穩(wěn)運行，其輸入電流為充電電源模塊 整流后的直流電，輸出電流為充電電流和蓄能器電容組放電電流之和 的直流電，主電機用電電流小于充電電流時蓄能器不放電。直流調速 模塊5由直流電壓轉換控制元件DC-DC模塊和電流傳感器組成，作 用是在控制面板6控制下為主電機7提供需要的電源，控制主電機的 啟停、速度、制動和正反轉，根據通井機的動力和速度需要給主電機 提供電能，并限制電容組蓄能器輸出的最大電流?？刂泼姘?由觸摸 屏、按鈕開關指示燈和相關儀器表組成，作用是控制系統運行，反映 整個系統的運行狀態(tài)，提供各部分實時狀態(tài)，執(zhí)行操作人員指令。主 電機7采用直流電機，其最大輸出功率可達到電源輸入功率的3-4倍。 絞車12采用常規(guī)的通井機絞車，其一端設有常規(guī)的絞車離合器11， 另一端設有輔助剎車離合器13、超越式離合器14、輔助剎車直流電 機15、充電器16和蓄能器17構成的輔助剎車系統，當絞車12正轉 時，超越式離合器14自動脫開，輔助剎車直流電機15不轉動；當絞 車12反向轉動時，超越式離合器14自動接合，帶動輔助剎車直流電 機15轉動；當反向制動力很小不需要輔助剎車時，輔助剎車系統通 過離合器與絞車12斷開；當需要反向制動時，絞車12反向動能傳給 輔助剎車直流電機15，輔助剎車直流電機15發(fā)電并將電能輸送給充 電器16，充電器16給蓄能器17充電存儲用于作業(yè)低壓用電。
權利要求
1、一種超級電容組蓄能式電機調速通井機，由三相電源空氣開關(1)、充電電源模塊(2)、電容組蓄能器(3)、限流器(4)、直流調速模塊(5)、控制面板(6)、主電機(7)、聯軸器(8)、變速箱(9)、動力傳動系統(10)、絞車離合器(11)、絞車(12)、輔助剎車離合器(13)、超越式離合器(14)、輔助剎車直流電機(15)、充電器(16)、蓄能器(17)、底車系統(18)、液壓系統(19)、井架系統(20)組成，其特征在于三相交流電源空氣開關(1)輸入端與抽油機380V三相交流外接電源相接，輸出端與充電電源模塊(2)相連；充電電源模塊(2)另一端與電容組蓄能器(3)相連，電容組蓄能器(3)通過限流器(4)與直流調速模塊(5)相連，直流調速模塊(5)輸出端分別與控制面板(6)和主電機(7)相連；主電機(7)通過聯軸器(8)、變速箱(9)、動力傳動系統(10)與絞車(12)上的絞車離合器(11)相連；絞車(12)另一端設有由輔助剎車離合器(13)、超越式離合器(14)、輔助剎車直流電機(15)、充電器(16)、蓄能器(17)構成的輔助剎車系統，其中，輔助剎車離合器(13)、超越式離合器(14)依次與絞車(12)相連，超越式離合器(14)與輔助剎車直流電機(15)相連，輔助剎車直流電機(15)、充電器(16)、蓄能器(17)依次相連；上述各部件分別設置、安裝在底車系統(18)上；底車系統(18)上還安裝有液壓系統(19)和井架系統(20)。
2、 根據權利要求1所述的超級電容組蓄能式電機調速通井機， 其特征在于，充電電源模塊(2)由整流集成模塊和反饋控制面板、 信息采集板構成；電容組蓄能器(3)由超級電容組串、并聯組成； 直流調速模塊(5)由直流電壓轉換控制元件DC-DC模塊和電流傳感 器組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超級電容組蓄能式電機調速通井機，由電源空氣開關、充電電源模塊、電容組蓄能器、直流調速模塊、控制面板、主電機、聯軸器、變速箱、動力傳動系統、絞車離合器、絞車、輔助剎車離合器、超越式離合器、輔助剎車直流電機、充電器、蓄能器、底車系統、液壓系統、井架系統組成，空氣開關輸入、輸出端分別與外接電源和充電電源模塊相連；充電電源模塊、電容組蓄能器、直流調速模塊、主電機依次相連；主電機通過聯軸器、變速箱、動力傳動系統與絞車相連；絞車另一端設有由輔助剎車離合器、超越式離合器、輔助剎車直流電機構成的輔助剎車系統。此種通井機設計合理，工作可靠，利用它可以節(jié)能降耗，避免因間斷用電造成脈動電源對電網的損害。
文檔編號E21B19/02GK101382047SQ20081022815
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權日2008年10月17日
發(fā)明者宣士奇, 華 李 申請人:宣士奇