[发明专利]石油电动钻机再生制动能量回收装置及方法

说明书

本发明提供了石油电动钻机再生制动能量回收装置及方法，包括：主控制器、发电机组、绞车模块、飞轮阵列储能模块和钻机模块；其中，飞轮阵列储能模块包括多台飞轮本体；发电机组用于为绞车模块和飞轮阵列储能模块提供主动力；绞车模块用于带动钻机模块进行起钻操作和下钻操作；主控制器用于采集发电机组和绞车模块的输出功率，并根据发电机组的输出功率和绞车模块的输出功率得到飞轮阵列储能模块的期望输出功率；以及，将期望输出功率按照阶梯方式分配给飞轮阵列储能模块中的每台飞轮本体，以使每台飞轮本体对钻机模块产生的能量进行回收，从而缓解了现有的电动钻机高能耗的技术问题，提高燃油利用率。

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其是涉及石油电动钻机再生制动能量回收装置及方法。

背景技术

目前，相比于传统石油机械钻机，电动钻机具有效率高、谐波小和灵活性高等优势，是目前石油工业生产设备重要组成部分。从动力来源方面，石油电动钻机一般采用3～5台柴油发电机组作为动力电源，月消耗柴油约150吨，机油1吨，具有油耗大、费用高、柴油机购置成本和维修保养费用高的问题。因此，解决传统钻机高能耗问题，节约燃油、提高燃油利用率，成为用户的迫切需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供石油电动钻机再生制动能量回收装置及方法，以缓解了现有的电动钻机高能耗的技术问题，提高燃油利用率。

第一方面，本发明实施例提供了一种石油电动钻机再生制动能量回收装置，所述装置包括：主控制器、发电机组、绞车模块、飞轮阵列储能模块和钻机模块；其中，所述飞轮阵列储能模块包括多台飞轮本体；

所述主控制器分别与所述发电机组、所述绞车模块和所述飞轮阵列储能模块连接，所述发电机组分别与所述绞车模块和所述飞轮阵列储能模块连接，所述绞车模块还与钻机模块连接；

所述发电机组，用于为所述绞车模块和所述飞轮阵列储能模块提供主动力；

所述绞车模块，用于带动所述钻机模块进行起钻操作和下钻操作；

所述主控制器，用于采集所述发电机组和所述绞车模块的输出功率，并根据所述发电机组的输出功率和所述绞车模块的输出功率得到所述飞轮阵列储能模块的期望输出功率；以及，将所述期望输出功率按照阶梯方式分配给所述飞轮阵列储能模块中的每台飞轮本体，以使每台所述飞轮本体对所述钻机模块产生的能量进行回收。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，将所述期望输出功率按照阶梯方式分配成给定功率，所述给定功率包括正给定功率和负给定功率；

每台所述飞轮本体，还用于根据所述给定功率切换为相应的工作状态。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述工作状态包括发电状态和充电状态；

当所述给定功率为所述正给定功率时，所述飞轮本体根据所述正给定功率切换为所述发电状态；或者，当所述给定功率为所述负给定功率时，所述飞轮本体根据所述负给定功率切换为所述充电状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述发电机组包括多台柴油机，每台所述柴油机用于产生交流电，以为所述绞车模块和所述飞轮阵列储能模块提供主动力。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述装置还包括整流器模块；所述整流器模块包括多个IGBT整流器；

所述IGBT整流器，一端与所述发电机组连接，另一端分别与所述绞车模块和所述飞轮阵列储能模块连接，用于将每台所述柴油机产生的所述交流电转换为直流电，所述直流电为所述绞车模块和所述飞轮阵列储能模块提供主动力。