[发明专利]宽调速范围电动储能修井机

说明书

一种宽调速范围电动储能修井机，用于油田修井作业，包括传动系统、电控系统和液气路系统，其中：传动系统包括依次连接的变频电机、联轴器、变速箱、传动轴、角传动箱、绞车、游动系统、司钻箱，传动系统通过变频电机与上装传动系统的合理匹配，拓宽了修井机动力输出范围，不同载荷情况下均能够保证较高的工作效率。电控系统包括变频器和超级电容器，电容器在修井作业的下放和解卡时充电，在修井作业的起升时快速放电，与井场变压器一起为变频电机供电。液气路系统由一台液压站电机驱动三联泵，分别为修井机液压系统、变速箱润滑系统、液压式空压机提供液压动力，减少动力源配置，节约生产成本，整车结构紧凑，实现了轻量化。

技术领域

本发明涉及油气开发所用的修井机技术领域，具体是一种宽调速范围电动储能修井机。

背景技术

修井机是油田修井作业的重要设备，油田用修井机多以车载柴油发动机为动力。随着国家对节能减排的高标准要求，以及柴油价格的不断攀升，采用电动修井机取代柴油动力修井机成为新的发展方向。电动修井机具有能源利用率高、环境污染小、作业费用低等优点，但电动修井机在使用过程中受到井场变压器的容量限制，大多难以满足作业需要，若依据井场变压器容量匹配电动修井机功率，会导致电动修井机功率小、作业效率较低。因此需要一种普遍适用于井场作业环境的新型电动修井机，满足修井作业动力需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能降耗，环境污染小，作业效率较高的新型宽调速范围电动储能修井机。在满足修井作业动力需求的前提下，通过拓宽修井机调速范围和配备储能系统的方式，最大限度的降低变频电机配置功率，减小电动修井机对井场变压器的容量限制，增强电动修井机现场适用性。

为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：

一种宽调速范围电动储能修井机，包括相互连接配合的传动系统和电控系统，其中：所述传动系统包括依次连接的变频电机、联轴器、变速箱、传动轴、角传动箱、绞车、游动系统、司钻箱；所述电控系统包括变频器和储能系统，所述变频器对变频电机进行无级调速并控制变频电机输出转速和扭矩，从而控制游动系统的起升、下放；所述储能系统至少包括一个超级电容器。

在一个实施例中，所述的宽调速范围电动储能修井机还包括一个液气路系统，所述液气路系统包括液压站电机、三联泵、修井机液路系统、变速箱润滑系统、液压式空压机、修井机气路系统；所述液压站电机为所述三联泵提供动力；所述三联泵的第一联驱动修井机液路系统，所述三联泵的第二联驱动变速箱润滑系统，所述三联泵的第三联驱动变液压式空压机，液压式空压机通过气路管线为修井机气路系统提供压缩空气，完成司钻箱的气路系统控制。

优选地，所述传动系统采用上装传动系统，变频电机为变频调速异步电机。

优选地，所述机械变速箱设置三个档位，所述角传动箱在常规锥齿轮传动机构的基础上，增加一套齿轮换挡机构和一套链轮换挡机构。

优选地，所述超级电容器，在修井作业的下放和解卡步骤的时间内充电，在修井作业的起升步骤的时间内快速放电，与井场变压器一起为所述变频电机供电。

优选地，所述超级电容器负责当井场变压器所提供功率小于变频电机的负载功率时，与所述井场变压器共同给变频电机提供功率。

优选地，液压站电机为全封闭、自扇冷、鼠笼式、高效率隔爆型三相异步电动机，所述空压机采用液压式空压机。

本发明的有益效果是，

1、传动系统通过变频电机与上装传动系统的合理匹配，拓宽了修井机动力输出范围，不同载荷情况下均能够保证较高的工作效率。

2、电控系统的超级电容储能系统可在作业现场电源容量不足的情况下，对作业现场的变压器容量进行补充，满足修井作业动力需求，提高电动修井机现场适用性。