电动钻机动力系统功率均衡控制器的设计
电动钻机动力系统的功率检测及均衡
为发电机输出的有功功率 。 加法 器 U 4输入 的 2个 信 号 分别 是 A 和 一 ( A + ,其输出信号为 )
出中间接地后,分别检测出 、 信号;将检测 的电压信号和电流信号经乘法器和加法器运算 ,变
Q一 一( 】 =【 惫 = A
一
换为反映发 电机有功功率 P和无功功率 Q的信号。 下面通过如图 3 所示的发 电机输 出电压和电流的相
进行 控制 。对此 ,准 确地 检测 发 电机输 出 的有功 功
率和无 功功 率 ,并通 过检 测量 对发 电机 组进行 功 率 均衡 控制 ,是保 证 电动钻 机动力 系统 正 常运行 的关 键 技术 之一 。笔 者设计 了一种 简单实 用 的功率 检测 及 均衡 电路 ,该 电路 可 以实 时检 测发 电机 输 出的有 功 和无 功功 率 ,通 过检 测信 号 ,发 电机组 控制 器可 以对发 电机输 出 的 电压 和频 率进 行调 节 ,从 而 保证 发 电机输 出电压和 频率 的稳 定 。同时 ,设 计 的功率 均 衡 电路 可实 现多 机组 并 网运行 时各 机组有 功 功率
维普资讯
一
5 O一
石
油 机
械
20 0 7年
第3 5卷
第 6期
器 C 和C M N分别 检测 发 电机 A 相和 C相 电流 ,经
u 和 u 放大 ,放大后的 电流信 号分别用 L 和 , l 2 c
表示 ;发 电机 输 出线 电压 经 三相 变 压 器 T ,其 输 l
量 图 ,进行推 导证 明 。
√ [ I o(0 + § L s3 。 )一V Lo(0 一 ]= c J cs3 。 )
一
J Is t 3 L ip V L n
交流变频驱动钻机的控制系统
交流变频驱动钻机的控制系统交流变频驱动钻机的控制系统油田生产事业部钻修井作业公司装备管理部一、交流变频传动系统简介二、变频器的基本工作原理三、能耗制动四、变频器对交流异步电动机的要求五、常见的交流变频电动机参数1一、交流变频传动系统简介近20年来,以各种电力电子器件构成的变频器已经发展了好几代,使当今高性能的交流变频调速系统在技术上已经成熟、产品质量可靠,技术指标赶超了直流调速系统。
从而,交流变频调速技术进入了普及阶段。
交流变频调速的数字控制系统由于具有控制精度高、动态性能好、功率因数相对较高、效率高、谐波小以及交流电机无火花、防爆性能好等优点,所以在电驱动钻机的应用上得到了迅速的发展。
交流变频调速系统不但能够实现直流全数字控制系统的全部功能,而且应用于绞车和自动送钻电机,能够很容易地实现能耗制动和四象限运行。
无需主电路切换系统就能快速停车与正反转,工作安全可靠。
除此之外,交流变频调速系统可以自动投入制动,制动迅速平稳。
2一、交流变频传动系统简介二、变频器的基本工作原理三、能耗制动四、变频器对交流异步电动机的要求求五、常见的交流变频电动机参数3二、变频器的基本工作原理1、主电路:使用IGBT器件的PWM逆变器在当今的交流变频传动中,“交―直―交、电压型、PWM变频器” 已成为主流形式。
二极管不控整流―直流环节电容储能―PWM(Pulse Width Mo dulation脉宽调制)逆变的电路结构是主流结构;自关断器件IGBT是逆变器的主流器件。
IGBT 是复合型场控器件,它将MOSFET和GTR的优点集于一身。
具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、驱动电路简单、驱动电流小、通态压降小、耐压高及承受电流大等特点,因此器件发展得很快。
如图1所示:+ D1 + VdD3 S3 S5D5 L R NS1 N' S4 D4LR N+S6 D6S2 D2-图1 电压型逆变电路及负载接线方式4二、变频器的基本工作原理电压型逆变电路进行PWM控制,就能够产生一个可调频率、可调电压的三相正弦波对称输出的电源。
机电系统设计电驱动钻机控制PPT课件
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四、电驱动钻机的控制
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1.直流驱动系统
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• 工况指配开关 在司钻控制台上装有一个工况指配
开关SI(ASSIGNMENT SW),由这个指配开关组合各种
供电线路和控制线路,以适应钻进、 起下钻等各种钻井工艺要求。
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• 工况指配关系图
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2. 绞车驱动系统
驱
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• (1) AC-AC驱动
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• (2) DC-DC驱动 • DC-DC电驱动钻机是指多台柴油发电机组发出直流电,供给直流电动机驱动绞
车、转盘和钻井泵。
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• (3) AC-SCR-DC驱动 • AC-SCR-DC驱动是指数台柴油发电机组发出交流电并网输到同一母线电缆上
(或由工业电网供电),经晶闸管整流装置整流后驱动直流电动机,带动绞车、转 盘、钻井泵。
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• ( 4 ) AC 变 频 驱动
• AC变频驱动
是指将交流变频
调速技术应用到
钻机的电驱动控
制系统上,使
AC-SCR-DC驱
动钻机中的直流
驱动装置换成交
流驱动装置,直
流电动机变成交
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连续无级调速,一直引领机械调速领域半个多世纪。 • 1955年直流电传动开始用于海洋钻机 • 1967年,AC—SCR—DC开始用于海洋钻机 • 1976年,逐渐用于陆地钻机
机械钻机电控系统的配置研究与分析
263随着社会经济的发展以及工业水平的不断提高,我国对石油等能源的消耗量也在不断的增加,在石油天然气等能源勘探与开发过程中,必不可少会使用到相应的机械设备。
在石油勘探和开采过程中,机械钻机是应用的主要设备,该设备属于一种重型工业机械,应用的场所一般为沙漠、海洋等环境比较恶劣的地方。
在机械钻机的配套设备中主要考虑的是主传动设备,对于辅助传动设备缺乏足够的重视,在进行钻井作业的过程中,电传动控制系统的配置不合理会消耗大量的电能,降低钻机的使用效益。
通过对机械钻机电传动控制系统的配置进行相应的研究,对电控系统的配置进行优化,从而使得机械钻机实现最大化的效益。
1 钻机相关概述1.1 钻机的概念及组成钻机作为一种联合机组,主要是由动力机、传动机和其他工作机组成,在石油勘探与开发领域属于一种重型机械设备。
该钻机包含多种系统,其中电传动控制系统是其较为重要的设备,该系统具有较大投资和较高技术含量的密集型设备,其包括动力控制系统、自动化系统、主电机驱动系统等[1]。
该钻机的基本构成如图1所示。
图1 钻机基本构成目前对于具有高性能的大型钻机而言,电驱动钻机是主要的型式和发展方向。
根据不同的钻井深度,所采用的钻机的类型也有所不同,对于机械钻机而言,选择出最优的电控系统配套方案,对实现钻机使用效益最大化具有重要的意义。
1.2 钻机的工艺及配置要求在石油勘察与开发领域中应用到的钻机是一种重型工业机械,钻机的工作环境通常都是比较恶劣。
钻机作为一种联动系统包括了绞车、转盘和泥浆泵等主要工作机,在进行施工的过程中,其中的工作机会在不同的施工过程中进行组合联动。
对于钻机的电控系统而言,在进行钻机电控系统配置的时候需要遵循一定的原则,包括需要满足用电设备的用电需求、进行集中控制、注意防爆和用电安全、满足最低配套和运营成本等基本原则。
1.3 钻机采用变频传动的优势变频调速作为一种交流调速方式,在钻机电传动控制系统中得到了较为广泛的应用。
一种纯电动旋挖钻机动力系统及其控制方法[发明专利]
(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011302409.0(22)申请日 2020.11.19(71)申请人 郑州宇通客车股份有限公司地址 450061 河南省郑州市管城回族区十八里河宇通路1号(72)发明人 李兵兵 陈慧勇 刘小伟 邓伟 刘东方 王烁 吴胜涛 (74)专利代理机构 郑州睿信知识产权代理有限公司 41119专利代理师 崔旭东(51)Int.Cl.E21B 3/02(2006.01)B66D 1/12(2006.01)B66D 1/54(2006.01)(54)发明名称一种纯电动旋挖钻机动力系统及其控制方法(57)摘要本发明涉及一种纯电动旋挖钻机动力系统及其控制方法,动力系统包括:动力电池,电池管理系统和直流母线,直流母线通过电机控制器连接作业电机,作业电机包括主卷扬电机、动力头电机和主泵电机;所述直流母线连接有变流器,所述变流器用于通过外接电缆连接配电箱,配电箱用于连接电网;其中,主卷扬电机用于驱动主卷扬;动力头电机用于驱动钻头;主泵电机用于驱动泵组,泵组连接各液压作业部件。
本发明提升了电动旋挖钻机的工况适应性、降低作业电耗、提升系统安全可靠性。
权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 114517638 A 2022.05.20C N 114517638A1.一种纯电动旋挖钻机动力系统,其特征在于,包括:直流母线,直流母线通过电机控制器连接作业电机,作业电机包括主卷扬电机、动力头电机和主泵电机;所述直流母线并联有两路供电,一路包括连接有变流器,所述变流器用于通过外接电缆连接配电箱,配电箱用于连接电网;另一路为动力电池,动力电池连接所述直流母线;其中,主卷扬电机用于驱动主卷扬;动力头电机用于驱动钻头;主泵电机用于驱动泵组,泵组连接各液压作业部件。
2.根据权利要求1所述的纯电动旋挖钻机动力系统,其特征在于,所述变流器为车载整流柜,用于将外接电网的交流电转化为直流电。
钻孔动力头的plc控制分析
钻孔动力头的PLC控制分析钻孔动力头在各种钻探和钻孔工作中起着关键的作用,其性能直接影响到工作效率和质量。
随着现代工业的快速发展,自动化程度越来越高,PLC控制系统作为一种重要的控制方式得到了广泛应用。
本文将针对钻孔动力头的PLC控制系统进行分析,介绍其控制原理和实现方法。
钻孔动力头的工作原理首先,了解钻孔动力头的工作原理对于我们理解PLC控制系统非常重要。
在石油、水利、地质等领域,钻孔动力头的主要作用是将钻具传递给井下的钻头,同时驱动钻头进行钻孔作业。
具体来说,钻孔动力头主要由钻杆、传动机构、动力机构等部分组成,其工作原理如下:1.钻杆通过传动机构连接到动力机构;2.动力机构通过电机、液压或气动系统提供动力;3.传动机构将动力传递到钻头,驱动钻头旋转钻孔或钻取地质样品。
PLC控制系统的特点PLC即Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器,也是一种数字控制器,广泛应用于各种现代工业控制系统中。
它拥有以下几个特点:1.开放性:PLC控制系统采用国际标准编程语言,具有开放性,易于维护;2.稳定性:PLC控制系统的硬件和软件都比较稳定,能够长时间运行;3.可编程性:PLC控制系统可以方便地进行编程,可根据需要随时修改程序;4.灵活性:PLC控制系统可根据控制参数的变化自动调整输出信号,实现自动化控制。
钻孔动力头的PLC控制系统钻孔动力头的PLC控制系统可分为三个主要部分:硬件平台、软件平台和外部设备。
其中:1.硬件平台:PLC控制系统的硬件平台主要包括PLC主控板、输入输出模块、通信模块、LCD显示屏等,其中,输入输出模块负责收集钻孔动力头的运行数据和操作命令,通信模块负责与上位机进行通讯,LCD显示屏用于显示工作状态和参数。
2.软件平台:PLC控制系统的软件平台主要由控制程序和监控程序组成。
控制程序主要负责控制钻孔动力头的运行,实现自动化控制;监控程序主要负责对钻孔动力头的状态进行监测和报警。
钻孔动力头PLC控制课程设计说明书
在未来的相关课程中,可以进一步加强对PLC控制理论的学习,包括PLC的工作原理、编程语言、通信协议等方面的知识。
加强PLC控制理论学习
通过增加实践环节,让学生有更多的机会亲自动手进行PLC编程和调试,提高学生的实践能力和动手能力。
增加实践环节
THANKS
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04
CHAPTER
软件编程与实现
编程语言选择
模块化
强大的数学运算能力
易于与硬件接口
结构化
特点分析
根据钻孔动力头控制需求,选用结构化文本(ST)作为编程语言。ST语言采用类似于高级编程语言的语法结构,易于理解和维护,同时支持复杂的算法和数学运算,适用于钻孔动力头的精确控制。
ST语言具有以下特点
采用类似于C/C等高级语言的语法结构,代码清晰易懂。
手动/自动模式选择模块
03
根据用户需求选择手动或自动模式,手动模式下用户可以通过操作面板直接控制钻孔动力头的动作,自动模式下则按照预设的程序进行自动控制。
允许用户设置钻孔动力头的运行参数,如转速、进给速度、钻孔深度等。
参数设置模块
当钻孔动力头出现故障时,及时停止设备运行并显示故障信息,方便用户进行维修和调试。
01
实现了钻孔动力头的PLC控制
通过编写PLC程序,成功实现了对钻孔动力头的精准控制,包括启动、停止、转速调节等功能。
02
完成了人机交互界面设计
设计了易于操作的人机交互界面,使得操作人员能够方便地对钻孔动力头进行控制和监控。
通过本次课程设计,我进一步熟悉了PLC编程语言和编程环境,提高了自己的编程能力。
03
在操作面板上显示当前转速、进给速度和位置;
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电动钻机电力系统变频技术及钻井智能化操作
电动钻机电力系统变频技术及钻井智能化操作发布时间:2021-10-13T03:50:20.683Z 来源:《当代电力文化》2021年18期作者:胡锋博[导读] 在电力系统的工程施工中,有关电动钻机电力系统变频技术的应用有着极为重要的作用胡锋博濮阳市中石化中原石油工程有限公司钻井二公司河南省濮阳市 457001 摘要:在电力系统的工程施工中,有关电动钻机电力系统变频技术的应用有着极为重要的作用,作为新时代下的产物,相较于传统钻机技术,该技术在安全性与有效性上具有更为明显的优势。
施工单位通过对电动钻机电力系统变频技术的应用,不但能够有效提高钻机的工作效率,同时还能确保整个电力系统能够正常运行下去。
正因如此,本文就电动钻机电力系统变频技术的相关内容加以分析,并以此为基础提出有关钻井智能化操作方面的内容。
关键词:电动钻机;电力系统;变频技术;钻井智能化在当前社会背景下,传统的电力系统技术显然已经无法满足基础建设,不但会导致电力系统的运行质量受到影响,还会对整个施工单位的经济效益产生较为不利的影响。
而电动钻机电力系统变频技术的存在,不但缓解了当前我国在电力系统应用方面所面临的问题,同时还能够极大程度上提高整个电力环节的性能效率,提高过载能力与抗干扰性,不但在操作方面具有简化性,同时还能方便相关人员对其进行及时处理。
一、电动钻机电力系统变频技术的应用现状与传统钻机技术相比,电动钻机电力系统变频技术在应用性能上具有更大的优势,通过对数字化系统的应用,不但能够提高整个技术应用的可靠性与可操作性,同时还能够方便相关人员在进行实际应用的过程中,对故障问题进行准确针对,并以此来进行内容上的调整,以免电力系统的运行质量受到不利影响。
而该技术与其他技术之间最大的差距便是对可编程控制器的应用,利用这一装置能够对传统钻机技术进行功能层面的丰富,并为后续进行钻井智能化操作化营造一个较为完善的应用环境[1]。
不仅如此,相较于传统的钻机技术,该技术在控制力上更为成熟,并且不需要施工单位投入过高的成本,有着极高的现实意义,不但能够避免施工人员的生命健康安全受到威胁,同时还能够提高电力系统的安全性,以此来确保后续工作能够顺利开展。
电动钻机交流变频控制技术
绞车基本参数
最大输入功率 1100kW(1500HP) 最大快绳拉力 340kN 提升档位 1档,交流变频电机驱动,无级调速 主滚筒尺寸(直径×长度)开槽 Φ685×1138mm 适用钢丝绳直径 Φ35mm 主刹车 液压盘式刹车 主刹车盘尺寸(直径×宽度) Φ1600×76mm 辅助刹车 电机能耗制动
iA
iB
iC
t
Im
Z Z
N
CC
S
X X
B B
t 0 iA=0
iB为负,iC为正
合成磁场方向:向下
同理分析,可得 其它电流角度下 的磁场方向:
iA
iB
iC
t
Im
n0
A Y
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Z Y C
n0
A Z
n0
Y C
A Z B X
N
C
S
X
B
B X
t 60
t 120
t 180
2.旋转磁场的旋转方向 旋转方向:取决于三相电流的相序。
看看其关键技术的核心所指
2、利用独立变频电机送钻装置实 现主动恒钻压自动送钻。 该系统是针对绞车独立电机送钻装 置而研发的。自动送钻控制系统由人机 界面、自动送钻控制系统、电气控制系 统、变频系统、送钻电动机、传感器组 成。在正常钻进作业时,游动系统的悬 重通过滚筒及齿轮传动以反扭矩拖动自 动送钻电机,通过对该电机速度和扭矩 的精确控制,可实现数控变频恒钻压自 动送钻。 *恒钻压控制 波动范围:5000 N
2.2电动机的转动原理
v
定子三相绕组通入三相交流电
Y
A
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Z
N
F
C
60 f1 n0 (转/分) p 旋转磁场
石油钻机多台变频电机并联运行时负荷均衡分配控制系统
项目编号:随着我国机械自动化水平的逐步提高,我国石油钻机行业的自动化过程也取得了明显的进步,石油钻机的主题配套设备已经到了国际水平,但是石油钻机的外围配套设备还基本处在20世纪60-70年代的水平,劳动强度大,危险系数高。
自动化猫道控制系统,采用了遥控远程控制的方式,大大提高了生产效率,PLC编程采用了互锁,运行期间如果误操作不会产生影响。
如何保证液、气缸正常工作保证缸内压力保持稳定得到了解决。
1.钻具进入和移出自动化猫道的方式。
2.钻具在自动化猫道台面和钻台之间的上提下放。
通过自动化控制实现钻杆、钻铤、套管等钻具在猫道和钻台之间的上下移动,替代人工栓绳套,利用气动绞车提升上钻台或将钻杆甩下钻台的作业。
3.自动化猫道配有系统断电、元器件故障以及误操作等多项安全保护。
为保护自动猫道操作平稳、安全、可靠,在控制系统内增加多项安全保护,以避免钻具失控发生下砸事故。
4.遥控集中操作。
吧自动化猫道液缸、气缸、液压站电机等所有设备或不见得控制集中在一起,集成在一个控制箱内便于操作,另外还配置了一个便携式的控制箱,随身携带便于远程遥控。
我们公司是一家专门从事石油钻机电气控制系统设计、制造及调试服务的专业公司,每年都会承接一些钻井架猫道改造项目,由于以往上提或下方钻具都是有4-6人操作,费时费力。
我公司开发的自动化猫道控制系统实现了这一技术攻关及突破,自动化猫道的成功应用可大大缩短钻井时间,提高钻井效率,降低作业成本。
此项技术的公关及突破,也会对企业带来很多的经济效益极好的产品声誉。
电气技术性能指标为:处理管子最大直径:20英寸处理管子最大长度: 13米处理管子最大重量: 4-5吨速度: 30-40根/小时举升钻具的最大直径举升钻具的最大直径 339.7mm举升最大重量 10kN配套钻机 5000m双升型式四连杆机构动力猫道云梁上校车的运动距离 5.5m钻杆最大举升高度 10m钻杆架高度 1500mm自动化猫道主要由六部分组成,分别是云梁、支架、猫道主体、钻杆排放架、液压站及控制台,其中支架分为前支架和后支架两部分,猫道主体分为前台和后台,各部分之间靠销轴铰接在一起。
电动钻机司钻房电气控制系统的简单设计
电动钻机司钻房电气控制系统的简单设计作者:刘肖来源:《文化产业》2016年第06期摘要:电气控制系统是电动钻机的动力源和自动控制中心。
属于石油钻井装备中最关键的设备。
它不仅为钻机提供全套高品质动力能源,而且是整台钻机运转的精神中枢。
关键词:电动钻机;绞车控制;转盘控制;电气控制一、石油钻机的概述现代石油钻机是一套庞大的联合机组,包括内容广,涉及的种类多,它随着钻井方法、钻井技术的发展而不断的发生变化和完善。
本章首先介绍石油钻机的要求及钻机的组成和原理,然后介绍石油钻机的发展现状和发展趋势。
(一)钻井工艺对钻机的要求钻井工艺对机械设备的基本要求有以下几个方面:1、要有足够起升功率:即有足够的起重能力,保证起得动,起得快。
2、要有旋转钻进的能力:要求能为钻具提供一定的钻速和扭矩,并保持一定的钻压。
3、要有清除岩屑的能力:要求能提供具有一定压力和流量的钻井液,有效的冲洗井底,并将岩屑携带出井外。
此外,钻机要适应不同地区的钻井需要,如沙漠、沼泽、海洋等。
同时因钻机的流动性大,要求设备容易安装、拆卸和运输。
钻机的操作和维修工作必须简单易行,易损件便于更换。
(二)钻机的组成1、起升系统。
起升系统在钻井过程中的主要作用是起下钻具、下套管、悬持钻具和钻头送进等。
这套设备由钻井绞车、辅助刹车、游动系统和井架组成。
2、旋转系统。
旋转系统在钻井中的主要作用是带动井中钻具旋转,并带动钻头破碎岩石。
旋转系统包括的主要设备有转盘和水龙头。
3、循环系统。
循环系统在钻井中的主要作用是循环钻井液,使其及时清洗井底,携带走被钻头破碎的岩屑,保护井壁并冷却钻头。
其主要设备包括钻井泵(在钻井现场习惯称为泥浆泵)、地面高压管汇、钻井液净化及调配设备等。
上述3大系统设备是直接服务于钻井生产的,是钻机的3大工作机组。
4、动力驱动系统。
为了供应3大工作机组及其它辅助机组(如空气压缩机)的动力,钻机必须配备动力驱动设备及其辅助装置。
这种动力驱动设备可是内燃机及其供油设备,也可以是交流电动机、直流电动机及其供电、保护、控制设备等。
通用钻机数控操作装置—电控系统创新设计
通用钻机数控操作装置—电控系统创新设计钻机是实现地质类勘探工作最主要、最直接的机电设备。
行业发展和用工需求倒逼钻机设备制造业的发展。
钻机设备自动化升级改造势在必得。
钻机设备的智能化程度是衡量设备制造行业发展的根本标尺。
笔者对智能化操作控制系统做出多年的探索和实践,成功应用到多种钻机设备中,也升级了不少旧钻机设备。
标签:钻机;数控操作装置;电控系统0 概述两年来,通过到钻机生产企业和地质勘探企业实地调研和研究,笔者经过多次测试和修改,设计出相对较稳定的钻机智能化操作控制系统。
该系统装置既适合旧设备,又可以嵌入到新设备中。
本系统原来设计的目的主要为旧设备改造升级服务的,故本系统还设计了操作杆、操作柄等机电控制驱动部件。
通过远程指令、无线传输和无线接收解码,能很精确地控制机械部件动作,其步进动作优于人工手控动作。
1 技术领域通用钻机全向数控操作系统装置,是基于对我国钻探行业通用机械—液压旧钻机结构模式,进行智能化改造升级的全自动信息化设备操控系统。
主要包含信息编码、无线传输、无线接收、图像传输、图像信号处理、机电传动、机械部件驱动机构、驱动电路、信息检测与控制电路等。
实质上,本设备是将电子信息技术、图像处理技术、控制技术和软件技术等综合应用到旧设备中。
2 背景技术我国数千家钻机生产企业还停留在老工艺、老功能、老客户、老用户的理念上;钻机企业越做越小、越做越窄;同技术层次产品,竞争激烈,利润越来越低,研发投入少;企业疏于改造创新,设备难以升级;有教育背景和行业背景专业研发人员匮乏,市场关注程度不够;高端产品都是进口,设备费用、技术费用、培训费用等很高。
随着劳动力减少和劳动力内涵的变化,旧钻机升级改造和钻机数控操作系统设计势在必行,而且有较大的市场化应用前景。
据相关专业权威研究数据表明,旧钻机智能化改造和升级市场份额有50亿人民币。
这种现象有点类似于二十多年前旧机床的改造升级业务。
本作品就是基于这样的背景设计开发的。
电动钻机司钻房电气控制系统设计课件
毕业设计(论文)电动钻机司钻房电气控制系统设计院(系)电子信息工程学院专业班级自************学生姓名 **指导教师 *** ******2010年 6 月8 日毕业设计(论文)题目电动钻机司钻房电气控制系统设计院(系)****专业班级****学生姓名**** 学号**********指导教师****** 职称******评阅教师___ 职称___2010年6 月8 日注意事项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)题名页3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论、参考文献7)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:任务书、文献综述、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档5.装订顺序1)设计(论文)2)附件:按照任务书、文献综述、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订3)其它学生毕业设计(论文)原创性声明本人以信誉声明:所呈交的毕业设计(论文)是在导师的指导下进行的设计(研究)工作及取得的成果,设计(论文)中引用他(她)人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出,论文中的结论和结果为本人独立完成,不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。
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庆
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油 学 院 学 报 第3 1卷
Vo1 3 . 1
第 4期
No. 4
2 0 年 8月 07
Au g. 20 07
J OURNAL OF DAQI NG PETROIEU M NS TUTE I TI
电 动 钻 机 动 力 系统 功 率 均 衡 控 制 器 的 设 计
前, 并联 运 行机组 间有功 功率 的均衡 主要 采用 主从 控制 方 式
, 即在 并 联 的各 机 组 中 , 设定 序 号 最 小 的
机组 为 主动机 组 , 余 均为从 动 机组.系统 运行 时 , 其 所有 在线 并联 运行 的柴 油发 电机 组 控制 单 元 中的有 功 功率 调节 器输 入端 均 为主动 机组 同一 控制 信号 , 而 达 到有 功 功 率 均衡 分 配 的 目的.这种 均 衡 控 制方 式 从 为开 环控 制方 式 , 如果各 机组 的调 节特 性不 同 , 不 能 达 到有 功功 率 完 全均 衡 分 配 的 目的.因此 , 者 提 将 笔 出一 种基 于模 糊控 制 的功率均 衡 控制方 法 , 能实 时控制 并 联运行 机 组 间有 功功 率 和无功 功率 的 自动均衡 .
张 奇 志 ,刘 光 星 ,史 富斌 ,李 琳
(西 安 石 油 大 学 陕 西省 钻 机 控 制 技 术 重 点 实 验 室 , 西 西 安 7 0 6 陕 1 0 5)
摘
要: 针对 电 动 钻机 动力 系统 —— 柴 油 发 电 机 组 多 台 并 联 运 行 时 功 率 分 配 不 均 衡 问 题 , 于 现 有 的 钻 机 电气 控 制 基
中 图分 类 号 : 9 4 TE 2
电动 钻机 动力 系统 主要 由多 台并联 运行 的柴 油发 电机 组 组成 , 为钻 井现 场提 供动力 电源. 油发 电机 柴
组并 联运行 可 根据钻 井作 业工 况 的变化 , 确定 并联 运行 台数 ; 同时 , 当任 意 一 台机 组 出现故 障 或停 机 检 修
1 系 统 结 构
柴油发 电机 组 的基本 控制 系统 主要 F 柴油 机转 速控 制 和发 打 电机 电压 控 制 2部分 构成 . 为保 证供 电频率 的稳 定 , 需控 制柴 油 机 的燃 油供 应量 , 而控制 柴油 机 的转 速. 台机组 的转 速控 制 从 单 为 双闭环 控 制系 统_ , 2 内环 为 电 流环 , 环 为 转 速环 , 证 机组 外 保 转 速 的恒 定运 行. 多机组并 联 运行 时 , 能实 现每 台机 组有功 但 不 功率 的均 衡分 配. 为保证 发 电机 电压 的稳定 , 要对 发 电机 的励磁 电流 进行 控制 . 电机 电压调 节器 也为 双 闭环控 制系统 _ , 环 发 2 内 为 电流环 , 外环 为 电压环 , 实现机 组 电压恒 定. 可 同样 , 多机 组并 联运 行时 , 不能 实现 每 台机组 无功功 率 的均衡 分配 . 为使 各 机组 承担 均衡 的负荷 , 制系统 中应 设计 功率 均衡 控制器 , 各机 组 控 使 并联 运行 时的有 功功 率 和无 功 功 率保 持 相 等 , 以提 高 机 组 工 作 效 率 和可靠 性. 率均 衡控 制 系统 框 图 见图 1 功 .
控 制 器的硬 件选 用西 门子 可 编程 控制 器功 能模 块.图 1中 , 为各 发 电机组 的频 率 控制 单元 ; , 为 各 1 2 3 发电机 组 的电压 控制 单元 .其 中频率 控制 单元 为柴 油机 转 速 双 闭环 控 制 系 统 , 压控 制 单 元 为 发 电机 电 电 压 双 闭环控 制 系统.厂 , 分别 为 机组 的给 定频 率 和 给定 电压.功率 计 算 单 元 根据 检 测 各 自发 电机 的工 r 作 电 流和 电压 , 算 在线 并联 运行 机组 的有 功 功率 P 和无 功功 率 Q, 计 并输 入 到 P C 的输入 模块 . L 为使每 台在 线机 组 实现有 功 功率 和无 功 功率 的均衡 , 号 经功 率均 衡控 制 器 , 信 由控制 算 法产生 相应 的 控 制语 言 , 经处 理得 到 每 台在线 机组 频率 和 电压 的偏 差量 , P 再 由 I C的输 出模 块 输 出 , 别叠 加 到每 台在 分
图 1 功率均衡控制系统框 图
收 稿 日期 : 0 7 5 2 审 稿 人 : 2 0 —0 —1 ; 朱
君 ; 辑 : 文礼 编 工
基 金 项 目 : 西 省 工 业 攻 关 计 划 资 助 项 目( 0 6 0 G2 ) 陕 20 K 4 0 作者简介 : 奇志(95 )女, 张 16 , 副教 授 , 主要 从 事 电 气 自动 化 方 面 的 研究
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第 4期
张 奇志 等 : 动 钻 机 动 力 系 统 功 率 均 衡 控 制 器 的 设 计 电
基于 电动钻 机 控制 中心 一般 采用 西 门子 s —3 0或 s —4 0可 编程 控 制器 ( L ) 设 计 的 功率 均 衡 7 0 7 0 P C,
系统 , 计 了一 种 功 率 均 衡 控 制 器 .该控 制 器 以可 编 程 控 制 器 为 控 制 中心 , 用 多 输 人 多 输 出模 糊控 制 算 法 , 现 各 机 组 设 采 实
有 功功 率 和无 功 功 率 的均 衡 分 配 .实 验 结果 表 明 制 器 简 单 、 用 , 高 了 电动 钻 机 动 力 系 统 的 稳 定性 和 可靠 性 . 控 实 提 关 键 词 : 率 均 衡 ;电动 钻 机 ;模 糊 控 制 ; 编 程 控 制 器 功 可 文献标识码: A 文 章 编 号 : 0 0一l 9 ( 0 7 0 —0 4 O l0 8 l 2 0 ) 4 0 8一 3
时 , 机 可不 间断工 作 ; 联运 行 的机组 可增 加动 力 系统 容 量 , 钻 并 动力 电 网的 电压 和频 率更 加稳定 . 机组并 联 运行时, 由于每 台机组 的运 行特 性不 一样 , 使得 并联 运行 机 组 不 能平 均 分担 负 载 , 在功 率 分 配不 均 衡 问 存 题 .有 的机组 负荷 急剧增 加 , 的机组 从 电 网上 吸 收 能量 做 逆 功 , 至使 动 力 系 统 不 能 正常 运 转 .因此 , 有 甚 在 各种 钻井 工况 下 , 为保证 动力 系统 的可靠 性 、 定 性 和经 济 性 , 控 制并 联 运 行机 组 间的功 率 均 衡. 目 稳 应