基于高效變頻絞車的專用水冷氣動盤式剎車控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于石油鉆井絞車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于高效變頻絞車的專用水冷氣動盤式剎車控制系統(tǒng)。優(yōu)化變頻絞車下放和制動過程，提高絞車驅(qū)動電機(jī)的功率利用率。本實(shí)用新型包括絞車架，絞車架上設(shè)置有液壓盤剎和滾筒，滾筒的軸兩端設(shè)置有聯(lián)軸器二，聯(lián)軸器二外側(cè)設(shè)置有齒輪變速箱，齒輪變速箱通過聯(lián)軸器一與電機(jī)連接，齒輪變速箱輸出軸設(shè)置有水冷氣動盤式剎車，水冷氣動盤式剎車上連接有冷卻裝置，右側(cè)齒輪變速箱的后側(cè)還設(shè)置有自動送鉆裝置，水冷裝置與遠(yuǎn)程I/O站連接，遠(yuǎn)程I/O站依次與PLC控制系統(tǒng)和變頻器連接，遠(yuǎn)程I/O站還分別與滾筒編碼器、水冷盤剎控制器和觸摸屏連接，水冷盤剎控制器與水冷氣動盤式剎車連接，變頻器與交流變頻電機(jī)連接。
【專利說明】
基于高效變頻絞車的專用水冷氣動盤式剎車控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于石油鉆井絞車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于高效變頻絞車的專用水冷氣動盤式剎車控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]交流變頻絞車由于具有寬頻無極調(diào)速、功率因數(shù)高、控制精度和可靠性較高等優(yōu)點(diǎn);具備全數(shù)字集中控制和監(jiān)視功能，使交流變頻絞車成為中深井鉆機(jī)主要機(jī)型。近年來由于國內(nèi)社會日益關(guān)注安全生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益，提倡節(jié)能增效。但受交流變頻控制技術(shù)固有的全程能耗制動、系統(tǒng)超載保護(hù)等特性決定，交流變頻鉆機(jī)下放和制動過程能量無法快速釋放，對系統(tǒng)母線電壓沖擊頻繁，導(dǎo)致變頻器易報故障，系統(tǒng)安全可靠性降低。與傳統(tǒng)機(jī)械和直流鉆機(jī)相比，變頻絞車鉆井作業(yè)起下鉆時效較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于高效變頻絞車的專用水冷氣動盤式剎車控制系統(tǒng)，其使絞車系統(tǒng)保持目前變頻絞車優(yōu)點(diǎn)的同時，優(yōu)化變頻絞車下放和制動過程，最大化的提尚纟父車驅(qū)動電機(jī)的功率利用率，提升系統(tǒng)安全可靠性，提尚起下鉆作業(yè)效率。
[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:基于高效變頻絞車的專用水冷氣動盤式剎車控制系統(tǒng)，包括絞車架，所述的絞車架上設(shè)置有液壓盤剎和滾筒，滾筒的軸兩端分別設(shè)置有聯(lián)軸器二，聯(lián)軸器二的外側(cè)設(shè)置有齒輪變速箱，所述的齒輪變速箱通過聯(lián)軸器一與交流變頻電機(jī)連接，其特征在于:齒輪變速箱輸出軸設(shè)置有水冷氣動盤式剎車，水冷氣動盤式剎車上連接有冷卻裝置，右側(cè)齒輪變速箱的后側(cè)還設(shè)置有自動送鉆裝置，所述的水冷裝置與遠(yuǎn)程I/O站連接，所述的遠(yuǎn)程I/O站依次與PLC控制系統(tǒng)和變頻器連接，遠(yuǎn)程I/O站還分別與滾筒編碼器、水冷盤剎控制器和觸摸屏連接，水冷盤剎控制器與水冷氣動盤式剎車連接，所述的變頻器與交流變頻電機(jī)連接。
[0005]所述的液壓盤剎有兩個，對稱設(shè)置于滾筒下端兩側(cè)。
[0006]所述的冷卻裝置為閉式冷卻系統(tǒng)。
[0007]所述的水冷盤剎控制器的型號為EME-AC_01F(*)。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0009]( I)保持目前變頻絞車優(yōu)點(diǎn)的同時，優(yōu)化變頻絞車下放和制動過程，最大化的提高絞車驅(qū)動電機(jī)的功率利用率，提升系統(tǒng)安全可靠性；
[0010](2)水冷氣動盤式剎車主要用于下放和制動過程，通過系統(tǒng)自動控制實(shí)現(xiàn)快速下放和制動，可大幅度提高起下鉆作業(yè)效率；
[0011](3)水冷卻系統(tǒng)采用閉式系統(tǒng)，噪音小、結(jié)構(gòu)簡單，冷卻效果好；
[0012](4)將水冷氣動盤式剎車和水冷卻系統(tǒng)相關(guān)信號均采集到觸摸屏集成顯示，方便操作者隨時了解水冷盤式剎車和水冷系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0014]附圖標(biāo)記說明:I一交流變頻電機(jī)，2—聯(lián)軸器一，3—齒輪變速箱，4一滾筒，5—液壓盤剎，6—聯(lián)軸器二，7 —自動送鉆裝置，8—冷卻裝置，9一水冷氣動盤式剎車，1—水冷盤剎控制器，11一變頻器，12—PLC控制系統(tǒng)，13—遠(yuǎn)程I/O站，14一觸摸屏，15—滾筒編碼器。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本設(shè)計做詳細(xì)描述:
[0016]參見圖1:基于高效變頻絞車的專用水冷氣動盤式剎車控制系統(tǒng)，包括絞車架，所述的絞車架上設(shè)置有液壓盤剎5和滾筒4，滾筒4的軸兩端分別設(shè)置有聯(lián)軸器二 6，聯(lián)軸器二 6的外側(cè)設(shè)置有齒輪變速箱3，所述的齒輪變速箱3通過聯(lián)軸器一 2與交流變頻電機(jī)I連接，齒輪變速箱3輸出軸設(shè)置有水冷氣動盤式剎車9，水冷氣動盤式剎車9上連接有冷卻裝置8，右側(cè)齒輪變速箱3的后側(cè)還設(shè)置有自動送鉆裝置7，所述的水冷裝置8與遠(yuǎn)程I/O站13連接，所述的遠(yuǎn)程I/O站13依次與PLC控制系統(tǒng)12和變頻器11連接，遠(yuǎn)程I/O站13還分別與滾筒編碼器15、水冷盤剎控制器10和觸摸屏14連接，水冷盤剎控制器10與水冷氣動盤式剎車9連接，所述的變頻器11與交流變頻電機(jī)I連接。
[0017]所述的液壓盤剎5有兩個，對稱設(shè)置于滾筒6下端兩側(cè)。
[0018]所述的冷卻裝置8為閉式冷卻系統(tǒng)。
[0019]所述的水冷盤剎控制器10的型號為EME-AC-01F(*)。
[0020]所述的絞車控制部分包括水冷盤剎控制站10、變頻器11、PLC控制系統(tǒng)12、遠(yuǎn)程I/O柜13、觸摸屏14和滾筒編碼器15WLC控制系統(tǒng)12通過工業(yè)總線分別與變頻器11和遠(yuǎn)程I/O柜13相連，遠(yuǎn)程I/O柜13通過工業(yè)總線與觸摸屏14和滾筒編碼器15相連，通過控制硬線與水冷盤剎控制器10和冷卻裝置8相連，變頻器11通過動力電纜與交流變頻電機(jī)I相連，滾筒編碼器15通過聯(lián)軸器與滾筒4相連。
[0021]所述的水冷氣動盤式剎車可以是I個或者2個，分別設(shè)置于齒輪變速箱輸出軸的對偵^水冷氣動盤式剎車9主要用于下放和制動過程，通過系統(tǒng)自動控制實(shí)現(xiàn)快速下放和制動，可大幅度提高起下鉆的速率，提升系統(tǒng)的安全可靠性，配有冷卻裝置8，用于帶走水冷氣動盤式剎車9工作時所產(chǎn)生的熱量。
[0022]本實(shí)用新型由司鉆通過觸摸屏進(jìn)行操作，觸摸屏顯示系統(tǒng)狀態(tài)，通過PLC控制系統(tǒng)程序?qū)ψ冾l器進(jìn)行啟停、速度等控制，變頻器驅(qū)動控制變頻電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而通過機(jī)械連接帶動滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)，即絞車運(yùn)轉(zhuǎn);滾筒編碼器信號經(jīng)由PLC控制程序計算實(shí)現(xiàn)絞車電子防碰功能，PLC控制系統(tǒng)程序可自動控制水冷盤式剎車的剎車力矩，從而控制液壓盤剎、水冷氣動盤式剎車和變頻器制動單元復(fù)合實(shí)現(xiàn)快速平穩(wěn)、可靠安全制動剎車功能。
[0023]本實(shí)用新型“基于高效變頻絞車的專用氣動盤式剎車控制系統(tǒng)”是“一種油田用帶水冷氣動盤式剎車高效變頻絞車”的核心控制技術(shù)。
[0024]PLC控制系統(tǒng)過程如下:
[0025]( I)提升工況:利用變頻精確控制，保持變頻絞車原有效率高、控制精確的優(yōu)點(diǎn)，并通過優(yōu)化絞車減速控制程序減短剎車距離，從而提高起鉆時效。
[0026](2)下放工況:對變頻器的能耗制動功率通過PLC進(jìn)行自動控制，并利用PLC自動控制水冷氣動盤式剎車的制動力矩來消耗絞車下放過程中產(chǎn)生的勢能。在距離鉆臺面設(shè)定高度時退出水冷氣動盤式剎車控制，變頻器建立懸停功能，能耗制動系統(tǒng)投入使用，在鉆具接扣等工況時精確控制。實(shí)現(xiàn)鉆具快速下放并能精確控制，節(jié)能增效。
[0027]本實(shí)用新型起下鉆全過程的高效智能化控制技術(shù):起鉆VH)精確控制，下鉆復(fù)合控制，全過程高效智能化控制。
[0028]本實(shí)用新型多重復(fù)合剎車安全保護(hù)功能技術(shù):多重復(fù)合剎車系統(tǒng)包括液壓盤剎為主剎車，能耗制動和水冷氣動盤式剎車為輔助剎車，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的安全冗余。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于高效變頻絞車的專用水冷氣動盤式剎車控制系統(tǒng)，包括絞車架，所述的絞車架上設(shè)置有液壓盤剎(5)和滾筒(4)，滾筒(4)的軸兩端分別設(shè)置有聯(lián)軸器二 (6)，聯(lián)軸器二 (6)的外側(cè)設(shè)置有齒輪變速箱(3)，所述的齒輪變速箱(3)通過聯(lián)軸器一 (2)與交流變頻電機(jī)(I)連接，其特征在于:齒輪變速箱(3)輸出軸設(shè)置有水冷氣動盤式剎車(9)，水冷氣動盤式剎車(9)上連接有冷卻裝置(8)，右側(cè)齒輪變速箱(3)的后側(cè)還設(shè)置有自動送鉆裝置(7)，所述的冷卻裝置(8)與遠(yuǎn)程I/O站(13)連接，所述的遠(yuǎn)程I/O站(13)依次與PLC控制系統(tǒng)(12)和變頻器(11)連接，遠(yuǎn)程I/O站(13)還分別與滾筒編碼器(15)、水冷盤剎控制器(10)和觸摸屏(14)連接，水冷盤剎控制器(10)與水冷氣動盤式剎車(9)連接，所述的變頻器(11)與交流變頻電機(jī)(I)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高效變頻絞車的專用水冷氣動盤式剎車控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的液壓盤剎(5)有兩個，對稱設(shè)置于滾筒(4)下端兩側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于高效變頻絞車的專用水冷氣動盤式剎車控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的冷卻裝置(8)為閉式冷卻系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于高效變頻絞車的專用水冷氣動盤式剎車控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的水冷盤剎控制器(1 )的型號為EME-AC-OIF (*)。
【文檔編號】F16D65/853GK205575445SQ201620298518
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】段曉飛, 曾鑫, 賀國波, 程峰, 程一峰, 楊寶
【申請人】西安寶美電氣工業(yè)有限公司