一种车载修井机绞车控制系统的制作方法

本实用新型涉及石油装备控制技术领域，尤其涉及一种车载修井机绞车控制系统。

背景技术：

传统的车载修井机绞车电控控制系统，采用户外电控柜体，但是受到安装空间、设备功率容量、柜体防护等级的限制，很难制作装备容量较大的电控柜，更不能驱动大功率电机。同时，传统的驱动电机与被驱动工件之间，采用丝杆、齿轮、减速机等中间环节，传动传动系统存在的反向间隙、惯性、摩擦力以及刚性不足的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出一种车载修井机绞车控制系统，包括修井车本体，还包括：

直驱电机组，与绞车直接连接，用于驱动绞车；

变频驱动房，包括plc控制单元和变频器，用于采集绞车运行的数字量和模拟量，对系统运行进行控制；

司钻控制箱，与控制单元连接，用于操作人员进行控制操作，输出控制信号至控制单元。

优选的，所述直驱电机组包括主绞车电机、辅助电机和辅助驱动电机。

优选的，所述直驱电机组连接有制动电阻柜，用于消耗直流母线上逆变装置产生的回馈能量，完成能耗制动。

优选的，所述变频器采用二极管桥式结构，为直流母线提供直流电源。

优选的，所述变频驱动房设还置有温湿度传感器和散热风机。

优选的，所述plc控制单元装有s7-1500控制系统。

优选的，还包括电源进线盘、绞车进线盘、绞车变频器盘和馈电盘，为系统提供电源。

本实用新型的有益效果在于：驱动电机与被驱动工件之间直接采用刚性连接，并采用单传变频器的综合一体电控柜为直驱电机提供动力，系统总体上节省更多的安装空间，结构紧凑，集成化高，结合国内plc自动化控制，整套系统更为高效，节能环保。

附图说明

图1是车载修井机绞车控制系统示意图；

图2是车载修井机绞车控制系统实际安装图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

术语“上”、“下”、“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1、图2所示，一种车载修井机绞车控制系统，包括修井车本体，还包括：

直驱电机组，与绞车直接连接，用于驱动绞车；

变频驱动房，包括plc控制单元和变频器，用于采集绞车运行的数字量和模拟量，对系统运行进行控制；绞车本体上还设置有多种用于采集运行参数；

司钻控制箱，与控制单元连接，用于操作人员进行控制操作，输出控制信号至控制单元。

所述直驱电机组包括主绞车电机、辅助电机和辅助驱动电机。电机由变频驱动房进线盘配电，进线盘包括：电源进线盘为系统提供400v/50hz交流电源；绞车进线盘为相应的交流变频电机提供可调变频电源，精确控制电机的速度，满足修井机作业需求；绞车变频器盘配置单传绞车变频器；馈电盘为绞车提供风机以及其他动力电源。

在本实施例中，采用1台190kw交流变频直驱电机驱动，1台250kw变频器控制直驱电机低速大扭矩运行。电机采用htb69型号，为三相鼠笼式。变频器1采用二极管桥式结构，为直流母线提供直流电源；还设置有主控制器和控制盘，控制和诊断变频器运行；通讯适配器；内置冷却风机；外置制动单元以及外置输入交流电抗器。

所述plc控制单元装有s7-1500控制系统，通过采集数字量和模拟量，再经过cpu的逻辑运算和处理，能对整个系统进行综合控制，柜门上的一体化工控机，通过不同的画面，可以实时的观察整个系统的修井参数，且记录保存数据。

绞车电控系统主要实现提升/下放钻具、刹车、急停、自动送钻、上碰下砸保护和设备保护等多种功能。刹车功能分为能耗制动和盘刹两部分，绞车在正常运行情况下一般采用能耗制动自动刹车，绞车在加速下放，紧急制动，轻载减速时均可能会产生制动能量，系统采用制动单元+制动电阻的方式将这部分能量消耗掉。紧急制动：遇到紧急情况时，按下紧急制动按钮，安全钳全部参与制动，实现紧急刹车。在紧急情况下，拍下司钻房的传动急停按钮或电机本体上的检修开关，传动系统停止并立即执行滚筒抱闸操作。上碰下砸保护功能是确保游车在井架安全高度范围内合理高效移动，保证正常使用时游车不会超出设定范围，避免游车上碰天车或下砸钻台。使用时可在hmi上设置上碰和下砸点，上下工作点和保护区域。

系统配置有多种保护功能，以保证钻井过程中的安全。如：在启动时，风压异常情况下不能启动主电机；在启动时，检修信号异常情况下不能启动主电机；在运行时，风压异常情况下，延时停止主电机；在运行时，制动电阻温度过高时，延时停止主电机；在过卷阀动作时，绞车停止，防止与天车发生碰撞；绞车变频器运行故障时，绞车停止，防止钻具下落造成事故；运行时，气源压力、支腿油压异常，绞车停止。

变频驱动房设还置有温湿度传感器和散热风机。电气设计优化了柜体布局空间，柜体设计成前后双开门形式，增加了利用空间，柜体两侧增加了散热风机，解决了大功率变频器在狭小控制的散热问题，满足了修井机野外作业施工需求。

由于车载修井机设备安装空间有限，对所有设备尺寸严格限定，柜体在满足烦热的情况下，防护等级达到ip54，并且还需要防止运输时振动对设备的影响，提供减震措施。户外型柜体满足ip54防护等级要求，防雨、防尘。柜体底部加装减振装置。进线主断路器，具有欠压保护、缺相保护等功能。柜门安装分合闸开关、合闸指示灯、电流表、电压表和多功能电力仪表（带通信），完成用电量的计量。

直驱动绞车主电机和风机电机均采用变频器控制，通过plc柜调整风机电机的运行时间和频率，风机噪声≤85db，降低了设备整体噪声。

在本实施例中，所述直驱电机组连接有制动电阻柜，用于消耗直流母线上逆变装置产生的回馈能量，完成能耗制动。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

技术特征：

1.一种车载修井机绞车控制系统，包括修井车本体，其特征在于，还包括：

直驱电机组，与绞车直接连接，用于驱动绞车；

变频驱动房，包括plc控制单元和变频器，用于采集绞车运行的数字量和模拟量，对系统运行进行控制；

司钻控制箱，与控制单元连接，用于操作人员进行控制操作，输出控制信号至控制单元。

2.根据权利要求1所述的一种车载修井机绞车控制系统，其特征在于，所述直驱电机组包括主绞车电机、辅助电机和辅助驱动电机。

3.根据权利要求1所述的一种车载修井机绞车控制系统，其特征在于，所述直驱电机组连接有制动电阻柜，用于消耗直流母线上逆变装置产生的回馈能量，完成能耗制动。

4.根据权利要求1所述的一种车载修井机绞车控制系统，其特征在于，所述变频器采用二极管桥式结构，为直流母线提供直流电源。

5.根据权利要求1所述的一种车载修井机绞车控制系统，其特征在于，所述变频驱动房设还置有温湿度传感器和散热风机。

6.根据权利要求1所述的一种车载修井机绞车控制系统，其特征在于，所述plc控制单元装有s7-1500控制系统。

7.根据权利要求1所述的一种车载修井机绞车控制系统，其特征在于，还包括电源进线盘、绞车进线盘、绞车变频器盘和馈电盘，为系统提供电源。

技术总结
本实用新型公开了一种车载修井机绞车控制系统，包括修井车本体；直驱电机组，与绞车直接连接，用于驱动绞车；变频驱动房，包括PLC控制单元和变频器，用于采集绞车运行的数字量和模拟量，对系统运行进行控制；司钻控制箱，与控制单元连接，用于操作人员进行控制操作，输出控制信号至控制单元。驱动电机与被驱动工件之间直接采用刚性连接，并采用单传变频器的综合一体电控柜为直驱电机提供动力，系统总体上节省更多的安装空间，结构紧凑，集成化高，结合国内PLC自动化控制，整套系统更为高效，节能环保。

技术研发人员：钟崎;马星
受保护的技术使用者：四川宏华电气有限责任公司
技术研发日：2019.09.12
技术公布日：2020.06.16