一种基于动力电池的电动修井机电控系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 209129593 U(45)授权公告日 2019.07.19

(21)申请号 201821938046.8(22)申请日 2018.11.23

(73)专利权人 中石化四机石油机械有限公司

地址 434020 湖北省荆州市荆州区龙山寺

街一号

专利权人 中石化石油机械股份有限公司(72)发明人 刘华洁　付海华　刘洪钰　黄勇　

陈健　汪满　(74)专利代理机构 荆州市技经专利事务所

42219

代理人 王春玲(51)Int.Cl.

E21B 44/00(2006.01)E21B 41/00(2006.01)

权利要求书1页 说明书2页 附图1页

CN 209129593 U(54)实用新型名称

一种基于动力电池的电动修井机电控系统(57)摘要

一种基于动力电池的电动修井机电控系统，直流母排通过直流接触器与动力电池组输出端相连，动力电池组为交流变频电机提供动力，直流接触器控制电路的断开和连接，铅酸蓄电池、交流变频电机通过直流接触器与直流母排连接，铅酸蓄电池用于修井机气动和照明供电，直流接触器和交流变频电机之间连有逆变装置，逆变装置用于转换直流母排中的电流以及控制交流变频电机转速。本实用新型不仅能解决常规柴油机修井机存在的噪声高、能耗大、碳排放高等问题，还解决了现有电动修井机存在人员高压电网作业的问题，另外，解决了超级电容储能修井机在电网容量小的情况下，起升间隙需要等待充电的问题。

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权　利　要　求　书

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1.一种基于动力电池的电动修井机电控系统，其特征在于：包括：动力电池组、交流变频电机、铅酸蓄电池、直流接触器，直流母排，直流母排通过直流接触器与动力电池组输出端相连，动力电池组为交流变频电机提供动力，直流接触器控制电路的断开和连接，铅酸蓄电池、交流变频电机通过直流接触器与直流母排连接，铅酸蓄电池用于修井机气动和照明供电，直流接触器和交流变频电机之间连有逆变装置，逆变装置用于转换直流母排中的电流以及控制交流变频电机转速。

2.根据权利要求1所述的一种基于动力电池的电动修井机电控系统，其特征在于：直流母排上还连有制动单元，制动单元上连有制动电阻，用于消耗多余的电能。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于动力电池的电动修井机电控系统，其特征在于：动力电池组上有直流充电接头和交流充电接头。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于动力电池的电动修井机电控系统，其特征在于：铅酸蓄电池和直流接触器之间连有铅酸电池充电装置，用于对铅酸蓄电池充电。

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说　明　书

一种基于动力电池的电动修井机电控系统

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技术领域

[0001]本实用新型涉及一种电动修井机，特别涉及一种电动修井机电控系统。

背景技术

[0002]修井机按其作业动力源一般分为常规修井机和电动修井机。市面上大部分修井机仍然以常规修井机为主，常规修井机采用柴油机作为底盘行走和作业的动力。电动修井机只占修井机市场的一小部分，电动修井机使用电网作为动力电源。近年来，涌现出一批将小功率电网与超级电容结合在一起，为作业提供动力的蓄能式电动修井机。[0003]常规修井机采用柴油机作为行走和作业动力，具有动力足，技术成熟，不依赖电网独立作业等优势。修井作业负荷具有周期性，作业负荷在作业周期内波动大，为满足修井机最大负载工况，必须按最大负荷配置柴油机功率，才能满足柴油机作业需求。另外，柴油机作为底盘驱动动力，更多处于低效率状态。柴油机本身相比电网电源，存在噪声大、排放高、维护成本昂贵等劣势。[0004]目前，国内市场的电动修井机一部分采用高压电网作为电源，以满足修井机作业动力需求。电动修井机从高压电网引入作业电源，需要引入高压变配电装置，将高压电转化为低压电，操作高压设备必须具备安监局颁发的高压电工操作证，这对井队电工人员素质有一定的要求。另外，修井机的行走，仍然使用柴油机作为行走动力，无法实现零排放。[0005]近年来，市场上出现的超级电容储能式修井机，虽然在一定程度上解决了柴油机和高压电网作为动力的缺点，但其作业效率仍然不可不避免的需要取决于井场电网容量。若井场电网容量小，储能式修井机作业间隙需要等待超级电容充电完成，才能进行下一次提升作业，大大降低了修井作业的效率。发明内容

[0006]本实用新型的目的是提供一种以动力电池作为行走和作业能源的电控系统，本实用新型不仅能解决常规柴油机修井机存在的噪声高、能耗大、碳排放高等问题，还解决了现有电动修井机存在人员高压电网作业的问题，另外，解决了超级电容储能修井机在电网容量小的情况下，起升间隙需要等待充电的问题。

[0007]一种基于动力电池的电动修井机电控系统，包括：动力电池组、交流变频电机、铅酸蓄电池、直流接触器，直流母排，直流母排通过直流接触器与动力电池组输出端相连，动力电池组为交流变频电机提供动力，直流接触器控制电路的断开和连接，铅酸蓄电池、交流变频电机通过直流接触器与直流母排连接，铅酸蓄电池用于修井机气动和照明供电，直流接触器和交流变频电机之间连有逆变装置，逆变装置用于转换直流母排中的电流以及控制交流变频电机转速。[0008]动力电池组上有直流充电接头和交流充电接头。

[0009]铅酸蓄电池和直流接触器之间连有铅酸电池充电装置，用于对铅酸蓄电池充电。[0010]直流母排上还连有制动单元，制动单元上连有制动电阻，用于消耗多余的电能。

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说　明　书

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与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

[0012]1. 相比常规修井机的柴油机动力系统，修井设备作业能源完全由动力电池组提供，实现了安静、绿色、节能的效果。[0013]2. 相比电动修井机，修井机无需接入高压电网也能满足修井机作业功率需求。[0014]3. 相比超级电容储能式修井机，动力电池组的高功率密度，使得修井作业提升间歇时间无需受井场电网容量影响，具有更高的工作效率和适应性。附图说明

[0015]图1为本实用新型控制原理图。

具体实施方式

[0016]参见图1，动力电池组3上带有直流充电接头1和交流充电接头2。在有直流充电桩的地点，可以利用直流充电桩连接直流充电接头1快速的为动力电池组3充电。在没有直流充电桩的地方，也可以通过家用380V或220V电源连接交流充电接头2为动力电池组3充电。[0017]直流母排5通过直流接触器4与动力电池组3输出端相连，另外，逆变装置6输入端、制动单元10输入端、铅酸电池充电装置8高压端也分别通过直流接触器4与直流母排5相连。[0018]电动修井机在行走或提升时，动力电池组3向经过直流接触器4向直流母排5输送电能，直流母排5经过逆变装置6转换电流，驱动交流变频电机7，满足修井机作业的能量需求。作业人员通过电门踏板或操作手柄，向逆变装置6发送电信号，控制交流变频电机7转速，实现对作业速度的控制。

[0019]电动修井机在下放作业工况下，若动力电池组3处于非饱和状态，交流变频电机7将动能转化为电能，电能经过逆变装置6转化为直流电能，经过直流母排5和直流接触器4向动力电池组充电；若动力电池组3处于饱和状态，交流变频电机7将动能转化为电能，电能经过逆变装置6转化为直流电能，经过直流母排5流向制动单元10，最后通过制动电阻11发热消耗掉。当动力电池组3处于充满电状态时，系统存在制动能量回馈，制动单元10通过制动电阻11发热，消耗回馈能量，防止直流母排电压升高，保证整个电控系统安全、平稳运行。[0020]直流接触器4控制电路的断开和闭合，在检修电路时，确保其他电气元件与动力电池组3电气分离，处于不带电状态，保证检修人员人身安全。铅酸蓄电池9用于对修井机的点火、照明等系统供电。修井机在行走和作业状态时，铅酸电池充电装置8将动力电池组3的电源转化为DC24V电源为底盘灯光、驾驶室控制电源供电；若铅酸蓄电池9处于非饱和状态，铅酸电池充电装置8通过转化动力电池组3的电源为铅酸蓄电池9充电。修井机在点火时，铅酸蓄电池9放电，提供修井机启动电流。

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说　明　书　附　图

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图1

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