[发明专利]一种机电一体化电动钻机供电装置

说明书

一种机电一体化电动钻机供电装置，它适用于做各种电动钻机系统的供电装置，属于机电一体化产品。

现在的电动钻机供电装置多是由多台柴油机分别带动多台交流发电机，用一个集中控制室进行控制。各发电机输出的电力先集中输送到控制室并网，并网之后，由控制室分配到各个负载回路，在各个负载回路中转换为直流以驱动各个负载（主要是直流电机）。在控制室中，各个发电机组和各个负载回路都有自己的控制柜，各控制柜分别对各自的控制部分进行控制。另外，在控制室中，还有多台发电机组的并网装置。由于各组强电的电力电缆都要进出控制室，使得控制室结构复杂，电力电缆的排布相当困维，而且电动钻机多是在野外流动工作，在变换井位时，需要搬家移动，因此大量的电力电缆进出控制室也使得供电装置的搬动、拆装相当困难。同时，由于各电力电缆都要引入各控制柜，在控制柜中，既有用于监测和控制的各种弱电器件，也有控制强电的器件，这使得控制柜的结构复杂，体积庞大，而且强电会对弱电产生干扰，弱电器件也影响强电部分的绝缘性能，降低了控制柜的可靠性。整个装置各发电机组都有各自的控制柜，柴油机也有自己的控制部分，控制室相当庞大。此外，各部分之间的协调通过手工进行，特别是在并网运行时，由于交流并网要求电压、频率和相位都保持一致，各发电机组的出力也要均衡，在并网过程中可调参数多（如柴油机的油门，发电机的励磁大小等），这不仅对控制人员的技术水平要求要，也使并网时间长。而且，由于钻机在运行过程中时负载变化大，变化速度快，因此在运行过程中也要对各发电机组进行频率的调整，控制人员的工作强度大。由于单个的操作人员的反应能力与知识水平有限，使供电装置不可能运行在最佳状态，降低了整体性能，减少发电机出力，效率降低。同时，如果控制操作稍有不慎或反应不够敏捷，就容易产生供电失败停机，发生事故。

本发明的目的是发明一种机电一体化的电动钻机供电装置，它可由中央控制计算机进行统一控制，控制室结构简单，搬运拆装方便，效率高，大大减轻操作人员的劳动强度。

本发明如附图1所示，它有柴油机组（1），发电机组（2），其特征在于：发电动组（2）中的发电机为稀土永磁发电机，在发电机输出端接有电子整流器（3），在发电机组（2）的近旁有标准工业控制介面（4），标准工业控制介面（4）分别插有对每台柴油机油门进行控制的适配模块（5），有一为整个钻机系统共用的中央控制计算机（6），中央控制计算机（6）通过串行通讯接口与标准工业控制介面（4）相连。

本发明中，发电机可采用稀土永磁发电机，省去了复杂的励磁调整。各发电机的输出经电子整流器（3）整流成直流后并联。由于电子整流器（3）是就近放置发电机旁，甚至可以做在发电机输出盒上，因此整个供电装置的电力电缆可在发电机组处就地并联输出，勿需进入控制室中，大大简化了控制室结构。本发明的控制部分采用由整个钻机系统所共有的中央控制计算机（6）通过标准工业控制介面（RTU）（4）进行控制，各个控制适配模块都插在RTU（4）中，它们分别在中央控制计算机（6）的控制下进行操作，控制各自的被控对象，控制策略与程序是预先装入计算机的，而且计算机的处理速度快，可通过整个钻机系统的数据采集单元采集大量的信息，它不仅采集供电单元的数据，作为整个钻机系统的中央控制计算机，它也采集如电拖动单元等其它部分的数据，以决策对各柴油机的油门进行控制。由于计算机中存有的控制策略可以是一个专家系统，它集中了很多有经验的操作人员的智慧和经验，可以保证本发明运行在最佳状态，控制精度高，协调能力强，基本不用人工干予，操作人员的劳动强度大大降低，提高了工作效率，同时也使供电系统的可靠性提高。由于发电机组为稀土永磁发电机，无需调节励磁。在整流后用直流并网，并网时无频率与相位的要求，只须通过控制柴油机的油门就能控制各发电机的出力，而且也容易使各发电机工作均衡。由于RTU（4）就近放置于柴油机组（1）近旁，RTU（4）与中央控制计算机（6）之间只用一根串行通讯电缆相连，各发电机输出的电力电缆在发电机组近旁相接并连输出，避免了电力电缆进出控制室，也省去了控制柜，使得整个控制室的机械结构简单，搬运时的拆装非常方便，并可以降低成本。