[实用新型]直流电动钻机的势能回收与储能调峰装置及直流电动钻机

说明书

本实用新型涉及直流电动钻机的势能回收与储能调峰装置及直流电动钻机。该直流电动钻机的势能回收与储能调峰装置，包括：交流母线、直流电机、电机模式切换单元、能量回馈单元和电能存储单元；其中，电机模式切换单元分别连接至交流母线和直流电机，用于在钻机的绞车提升负载时控制直流电机运行在串励电动模式以及在绞车下放负载时控制直流电机运行在他励发电模式；能量回馈单元分别连接至交流母线和电机模式切换单元，用于将直流电机运行在他励发电模式时产生的直流电转化为交流电并传输至交流母线；电能存储单元包括超级电容，分别连接至电机模式切换单元和能量回馈单元，用于存储电能以及在绞车提升负载时将存储的电能反馈至交流母线，以实现直流电动钻机的动能调峰。

技术领域

本实用新型涉及直流电动钻机技术领域，特别是涉及一种直流电动钻机的势能回收与储能调峰装置及直流电动钻机。

背景技术

石油钻机是石油和天然气勘探和生产所需要的重要工程设备，直流电动钻机以其良好的调速性能和较低的价格具有非常广泛的应用，目前直流电动钻机通常由网电或柴油发电机组供电。

而在直流电动钻机的使用过程中，在绞车提升时有很大的突增负载，对电源冲击很大，尤其是柴油发电机供电时，通常需要多开发电机来应对突增负载。在绞车下放时负载重力势能消耗在电磁涡流刹车等辅助刹车上，此时柴油发电机空载运行，造成很大的能源浪费。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种直流电动钻机的势能回收与储能调峰装置及直流电动钻机，通过将直流电动钻机在作业过程中的势能转换为电能并进行存储，有效地解决了在绞车下放时的能源浪费的问题，并且在绞车提升时将存储的电能回馈交流母线，实现对直流母线的调峰，进而有效地避免了突增负载对供电设备的冲击。

本实用新型通过以下技术方案来实现。

本实用新型提供了一种应用于直流电动钻机的势能回收与储能调峰装置，包括：交流母线、直流电机、电机模式切换单元、能量回馈单元和电能存储单元；其中，所述电机模式切换单元分别连接至所述交流母线和所述直流电机，用于在钻机的绞车提升负载时控制所述直流电机运行在串励电动模式以及在所述绞车下放所述负载时控制所述直流电机运行在他励发电模式；所述能量回馈单元分别连接至所述交流母线和所述电机模式切换单元，用于将所述直流电机运行在所述他励发电模式时产生的直流电转化为交流电并传输至所述交流母线；所述电能存储单元包括超级电容，分别连接至所述电机模式切换单元和所述能量回馈单元，用于存储电能以及在所述绞车提升所述负载时将存储的电能反馈至所述交流母线，以实现直流电动钻机的动能调峰。

进一步地，势能回收与储能调峰装置还包括：存储管理单元，分别连接至所述电机模式切换单元、所述能量回馈单元和所述电能存储单元，用于将所述直流电机运行在所述他励发电模式时产生的直流电进行降压后存储至所述电能存储单元；以及在所述绞车提升所述负载时将所述电能存储单元内存储的直流电进行升压后传输至所述能量回馈单元，以将所述电能存储单元内存储的直流电反馈至所述交流母线；以及在所述绞车提升所述负载完成时将所述交流母线中的剩余的交流电经所述能量回馈单元转换为的直流电进行降压后存储至所述电能存储单元。

进一步地，存储管理单元包括DC/DC变流器。

进一步地，电能存储单元包括：状态管理模块，连接所述超级电容中，用于监控所述超级电容的运行状态。

进一步地，所述超级电容为多个，以及所述多个超级电容并联和/或串联连接。

进一步地，势能回收与储能调峰装置，还包括：直流稳压单元，所述直流稳压单元分别连接至所述电机模式切换单元、所述能量回馈单元和所述存储管理单元，用于将所述直流电机运行在所述他励发电模式时产生的直流电转换为电压恒定的直流电。

进一步地，势能回收与储能调峰装置，还包括：励磁控制单元，分别连接至所述交流母线和所述电机模式切换单元，用于控制所述直流电机的能量回馈功率和运行速度。