[实用新型]一种石油钻机交流变频直驱电机专用控制系统

说明书

本实用新型公开了一种石油钻机交流变频直驱电机专用控制系统，包括控制系统和变流系统；控制系统包含控制器、控制台和采集模块，控制平台与控制器的命令输入端连接，采集模块的信号输出端与控制器的信号输入端连接，采集模块的信号输入端连接有传感器，传感器设置在交流变频直驱电机上；变流系统包含通过铜排相互电连接的整流单元、逆变单元和能耗制动单元，能耗制动单元外接有变阻箱，控制器与整流单元连接，逆变单元的信号输出端与交流变频直驱电机的信号输入端连接，交流变频直驱电机的转轴与逆变单元的信号输入端之间串接有编码器。该系统可实现钻机直驱电机低频满载输出和速度精准控制，钻车直驱电机具备高精度自动送钻功能。

技术领域

本实用新型属于石油钻机设备技术领域，特别是涉及一种石油钻机交流变频直驱电机专用控制系统。

背景技术

目前石油电动钻机中的绞车﹑转盘和泥浆泵均采用高速电机加减速箱的驱动方式工作，这种驱动方式结构复杂，传动效率低。为实现自动送钻功能，还需额外增加一台送钻电机及减速箱，这无疑增加了购置的成本，且自动送钻的调速范围窄，送钻精度低。

近年来，交流变频直驱技术应用于石油电动钻机，其具有传动链构成简单、传动效率高、尺寸小、重量轻等优点。因此，交流变频直驱技术将成为石油电动钻机的发展趋势，但是目前传统的控制系统还无法满足交流变频直驱低速大扭矩电机的控制性能及控制精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种石油钻机交流变频直驱电机专用控制系统，解决传统钻机结构复杂，调速范围窄，控制性能差和精度低的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是，一种石油钻机交流变频直驱电机专用控制系统，包括：

控制系统，所述控制系统包含控制器、控制台和采集模块，所述控制平台与所述控制器的命令输入端连接，所述采集模块的信号输出端与控制器的信号输入端连接，采集模块的信号输入端连接有传感器，所述传感器设置在交流变频直驱电机上；

变流系统，所述变流系统包含通过由铜排相互电连接的整流单元、逆变单元和能耗制动单元，所述能耗制动单元外接有变阻箱，所述控制器的命令输出端与所述整流单元的信号输入端连接，所述逆变单元的信号输出端与交流变频直驱电机的电源端连接，交流变频直驱电机的转轴与逆变单元的信号输入端之间串接有编码器。

本实用新型的技术方案，还具有以下特点：

所述控制台为HIM人机控制屏，所述HIM人机控制屏的命令输出端与所述控制器的命令输入端连接。

所述控制台为司机手动操作台，所述司机手动操作台的命令输出端与所述控制器的命令输入端连接。

所述控制台包含HIM人机控制屏和司机手动操作台，所述HIM人机控制屏和司机手动操作台的命令输出端与所述控制器的命令输入端连接。

所述交流变频直驱电机的转轴与所述编码器通过联轴器连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的石油钻机交流变频直驱电机专用控制系统，具有效率高、带载能力强以及调速范围广等优点，该控制系统的核心是通过直接转矩(DTC)加闭环控制技术，可以满足钻机直驱电机的低频满载输出以及速度的精准控制要求，促使钻车直驱电机具备高精度自动送钻功能。

(2)本实用新型的石油钻机交流变频直驱电机专用控制系统的负载动态变化，采用精确速度控制算法，根据负载动态变化调整交流变频直驱电机的加减速时间，实现钻机直驱电机性能的动态优化控制，从整体上提升钻机的作业时效。

(3)本实用新型的石油钻机交流变频直驱电机专用控制系统，通过控制器控制HMI人机控制屏显示各个电机的运行状态，司钻操作可选择HMI人机控制屏和司机手动操作台控制两种方式进行控制，该系统具备安全互锁、故障诊断、实时监控、报警、自保护等功能。