[實用新型]直流電動鉆機的勢能回收與儲能調峰裝置及直流電動鉆機

有效

• 申請號: 201821315640.1
• 申請日: 2018-08-15
• 公開（公告）號: CN208767804U
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 李學清;張茂盛;張正輝;楊明浩;王剛
• 申請（專利權）人: 北京中興天傳電氣技術有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

本實用新型涉及直流電動鉆機的勢能回收與儲能調峰裝置及直流電動鉆機。該直流電動鉆機的勢能回收與儲能調峰裝置，包括：交流母線、直流電機、電機模式切換單元、能量回饋單元和電能存儲單元；其中，電機模式切換單元分別連接至交流母線和直流電機，用于在鉆機的絞車提升負載時控制直流電機運行在串勵電動模式以及在絞車下放負載時控制直流電機運行在他勵發電模式；能量回饋單元分別連接至交流母線和電機模式切換單元，用于將直流電機運行在他勵發電模式時產生的直流電轉化為交流電并傳輸至交流母線；電能存儲單元包括超級電容，分別連接至電機模式切換單元和能量回饋單元，用于存儲電能以及在絞車提升負載時將存儲的電能反饋至交流母線，以實現直流電動鉆機的動能調峰。

技術領域

本實用新型涉及直流電動鉆機技術領域，特別是涉及一種直流電動鉆機的勢能回收與儲能調峰裝置及直流電動鉆機。

背景技術

石油鉆機是石油和天然氣勘探和生產所需要的重要工程設備，直流電動鉆機以其良好的調速性能和較低的價格具有非常廣泛的應用，目前直流電動鉆機通常由網電或柴油發電機組供電。

而在直流電動鉆機的使用過程中，在絞車提升時有很大的突增負載，對電源沖擊很大，尤其是柴油發電機供電時，通常需要多開發電機來應對突增負載。在絞車下放時負載重力勢能消耗在電磁渦流剎車等輔助剎車上，此時柴油發電機空載運行，造成很大的能源浪費。

實用新型內容

本實用新型解決的技術問題是提供一種直流電動鉆機的勢能回收與儲能調峰裝置及直流電動鉆機，通過將直流電動鉆機在作業過程中的勢能轉換為電能并進行存儲，有效地解決了在絞車下放時的能源浪費的問題，并且在絞車提升時將存儲的電能回饋交流母線，實現對直流母線的調峰，進而有效地避免了突增負載對供電設備的沖擊。

本實用新型通過以下技術方案來實現。

本實用新型提供了一種應用于直流電動鉆機的勢能回收與儲能調峰裝置，包括：交流母線、直流電機、電機模式切換單元、能量回饋單元和電能存儲單元；其中，所述電機模式切換單元分別連接至所述交流母線和所述直流電機，用于在鉆機的絞車提升負載時控制所述直流電機運行在串勵電動模式以及在所述絞車下放所述負載時控制所述直流電機運行在他勵發電模式；所述能量回饋單元分別連接至所述交流母線和所述電機模式切換單元，用于將所述直流電機運行在所述他勵發電模式時產生的直流電轉化為交流電并傳輸至所述交流母線；所述電能存儲單元包括超級電容，分別連接至所述電機模式切換單元和所述能量回饋單元，用于存儲電能以及在所述絞車提升所述負載時將存儲的電能反饋至所述交流母線，以實現直流電動鉆機的動能調峰。

進一步地，勢能回收與儲能調峰裝置還包括：存儲管理單元，分別連接至所述電機模式切換單元、所述能量回饋單元和所述電能存儲單元，用于將所述直流電機運行在所述他勵發電模式時產生的直流電進行降壓后存儲至所述電能存儲單元；以及在所述絞車提升所述負載時將所述電能存儲單元內存儲的直流電進行升壓后傳輸至所述能量回饋單元，以將所述電能存儲單元內存儲的直流電反饋至所述交流母線；以及在所述絞車提升所述負載完成時將所述交流母線中的剩余的交流電經所述能量回饋單元轉換為的直流電進行降壓后存儲至所述電能存儲單元。

進一步地，存儲管理單元包括DC/DC變流器。

進一步地，電能存儲單元包括：狀態管理模塊，連接所述超級電容中，用于監控所述超級電容的運行狀態。

進一步地，所述超級電容為多個，以及所述多個超級電容并聯和/或串聯連接。

進一步地，勢能回收與儲能調峰裝置，還包括：直流穩壓單元，所述直流穩壓單元分別連接至所述電機模式切換單元、所述能量回饋單元和所述存儲管理單元，用于將所述直流電機運行在所述他勵發電模式時產生的直流電轉換為電壓恒定的直流電。

進一步地，勢能回收與儲能調峰裝置，還包括：勵磁控制單元，分別連接至所述交流母線和所述電機模式切換單元，用于控制所述直流電機的能量回饋功率和運行速度。