[发明专利]石油电动钻机再生制动能量回收装置及方法

权利要求书

1.一种石油电动钻机再生制动能量回收装置，其特征在于，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，用于在所述主动力的作用下，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；其中，根据每台所述飞轮本体的实时转速所处的功率范围，或者按照阶梯方式对所述期望输出功率进行分配。

2.根据权利要求1所述的石油电动钻机再生制动能量回收装置，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的石油电动钻机再生制动能量回收装置，其特征在于，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。

4.根据权利要求1所述的石油电动钻机再生制动能量回收装置，其特征在于，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。

5.根据权利要求4所述的石油电动钻机再生制动能量回收装置，其特征在于，所述装置还包括整流器模块；其中，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。

6.根据权利要求5所述的石油电动钻机再生制动能量回收装置，其特征在于，所述绞车模块包括多台绞车，以及与每台所述绞车连接的驱动电机；其中，每台所述驱动电机还通过对应的IGBT逆变器与所述整流器模块连接；

每台驱动电机对应的IGBT逆变器，用于对所述整流器模块输出的直流电进行处理，以驱动所述驱动电机转动，并通过所述绞车为所述钻机模块提供主动力。

7.根据权利要求6所述的石油电动钻机再生制动能量回收装置，其特征在于，所述飞轮阵列储能模块包括多台所述飞轮本体，以及与每台所述飞轮本体连接的磁轴承悬浮系统和永磁同步电机；其中，每台所述永磁同步电机还通过对应的IGBT逆变器与所述整流器模块连接；

每台永磁同步电机对应的IGBT逆变器，用于对所述整流器模块输出的直流电进行处理，以驱动所述永磁同步电机转动，带动所述飞轮本体对所述钻机模块产生的能量进行回收。

8.根据权利要求7所述的石油电动钻机再生制动能量回收装置，其特征在于，所述主控制器还分别与所述IGBT整流器、所述每台驱动电机对应的IGBT逆变器和所述每台永磁同步电机对应的IGBT逆变器连接；

所述主控制器，还用于向所述IGBT整流器、所述每台驱动电机对应的IGBT逆变器和所述每台永磁同步电机对应的IGBT逆变器发送遥控指令，以使所述IGBT整流器、所述每台驱动电机对应的IGBT逆变器和所述每台永磁同步电机对应的IGBT逆变器根据所述遥控指令进行状态调节。