[发明专利]一种飞轮储能式电驱动修井/钻井装置及其动力提供方法

权利要求书

1.一种飞轮储能式电驱动修井/钻井装置，其特征在于：包括电力驱动机构、滚筒(6)和井架单元；

所述电力驱动机构包括电源、控制系统、飞轮储能单元和电机(3)；

所述电机(3)为滚筒(6)提供转动动力，所述井架单元中包括大钩(7)，所述大钩(7)通过滚筒(6)转动而发生位移，所述滚筒(6)和井架单元均安装在修井机上；

所述控制系统中包括整流单元(1)和逆变单元(2)；

所述电源与电机(3)之间依次通过整流单元(1)和逆变单元(2)而连接；

而所述电源通过所述整流单元(1)与飞轮储能单元中的储能飞轮(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种飞轮储能式电驱动修井/钻井装置，其特征在于：所述飞轮储能单元中包括双向逆变器(5)，所述储能飞轮(4)通过双向逆变器(5)分别与整流单元(1)和逆变单元(2)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种飞轮储能式电驱动修井/钻井装置，其特征在于：所述井架单元还包括液压缸(8)、竖直设置在修井机底盘上的直立塔架(9)和折叠在修井机底盘上的井架(11)，所述大钩(7)安装在井架(11)上，所述液压缸(8)一端铰接于修井机底盘，另一端铰接于井架(11)的下部；

所述修井机底盘上设有修井机安装底板(12)，所述修井机安装底板(12)与水平面平行，且所述修井机安装底板(12)上设有井架支撑架(122)，所述井架(11)抵接于井架支撑架(122)上，所述修井机安装底板(12)上还设有吊耳(123)，所述液压缸(8)与吊耳(123)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种飞轮储能式电驱动修井/钻井装置，其特征在于：所述电源为井场电网三相电源和安装在修井机上的发电机。

5.根据权利要求4所述的一种飞轮储能式电驱动修井/钻井装置，其特征在于：所述发动机与一取力器连接，所述取力器通过传动轴驱动发电机。

6.根据权利要求1所述的一种飞轮储能式电驱动修井/钻井装置，其特征在于：所述控制系统还包括检测电机(3)实际输入功率的检测模块。

7.根据权利要求1所述的一种飞轮储能式电驱动修井/钻井装置，其特征在于：所述电机(3)内包括用于刹车的刹车装置。

8.权利要求1所述的一种飞轮储能式电驱动修井/钻井装置的动力提供方法，其特征在于：

具体步骤包括：

第一步，控制系统判断是否需要电源输出电力，当需要电源输出电力则进行第二步；

第二步，控制系统控制电源通过整流单元(1)和逆变单元(2)为电机(3)提供动力；同时电源通过整流单元(1)和双向逆变器(5)驱动储能飞轮(4)储能；

第三步，控制系统还通过检测模块检测电流经过逆变单元(2)后提供给电机(3)的输入功率；

第四步，当电机(3)的输入功率小于电源提供的功率时则继续第二步的供电模式，否则进入第五步；

第五步，储能飞轮(4)停止储能并通过双向逆变器(5)为逆变单元(2)提供电能，该电能通过逆变单元(2)与电源一起为电机(3)提供运行动力，与此同时持续执行第二步的检测。

9.根据权利要求8所述的一种飞轮储能式电驱动修井/钻井装置的动力提供方法，其特征在于：所述第一步中控制系统判断电机(3)不需要提供电源电力时，所述控制系统阻止电源为电机(3)提供电力，当电机(3)发生与电源提供电力时转向相反的转动时，该电机(3)通过逆变单元(2)和双向逆变器(5)为储能飞轮(4)提供储能能量。

10.根据权利要求8所述的一种飞轮储能式电驱动修井/钻井装置的动力提供方法，其特征在于：所述控制系统中的检测模块还检测储能飞轮(4)的角速度，并通过公式：W＝0.5Jω²计算出储能飞轮(4)的储存能量，其中J:转动惯量，ω：储能飞轮(4)的角速度。