專利名稱：鉆機絞車的自動恒功率傳動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電驅動石油鉆機上的絞車電氣傳動裝置，更確切地說，涉及一種鉆機絞車的自動恒功率傳動裝置。
目前國內運行的電驅動石油鉆機都是由3-4臺柴油發電機組輸出的3相50Hz或60Hz的600伏交流電，輸入到3-4臺可控硅傳動裝置(1對2方式)或6臺可控硅傳動裝置(1對1方式)，藉此分別控制絞車和兩臺泥漿泵的驅動電機。具體操作是由司鉆在電控臺給出轉速指令，并輸入至可控硅傳動裝置，以使可控硅傳動裝置控制驅動電機，以足夠的轉矩在給定的轉速上運轉。
由于鉆機在鉆探地層時會磨損鉆頭，且鉆頭磨損到一定程度就必須更換之，而此時可能井深已達數千米。鉆頭是裝在由幾百根約9米長的短根用螺紋連接而成的長達幾千米的鉆桿頂端，要更換鉆頭，就必須把這些鉆桿從井中全部提升出來。為了提高工效，通常是三個短根連在一起提，這三個短根就叫做一個立根。從井中提升鉆桿的作業稱作起鉆。在起鉆作業時，最理想的狀況是要求大鉤的提升速度V能隨載荷Q的減小而提高，如


圖1中的載荷一速度曲線1所示，達到QV＝C，即等功率曲線，此時功率利用率最高。由于鉆機絞車是通過鋼絲繩，經天車、游車帶動大鉤上載荷的，在起鉆時，由于每減少一個立根就相當于減少載荷，人們希望能相應提高起升速度，使驅動電機的載荷一轉速提升曲線盡量靠近等功率曲線，如
圖1中的曲線2所示。因此絞車的驅動系統應該滿足無級變速和恒功率調速的要求，以充分利用功率，提高生產率和時效。
然而，目前油田中運行的鉆機，無論是從國外購進的，或是國產鉆機傳動裝置都是速度控制裝置，即傳動裝置有一個“速度給定”端子，從“速度給定”端輸入一直流電壓信號，這信號就是電動機的轉速指令，電動機就要在這一指令值上運轉，并且不隨電動機轉矩的改變而變化，僅隨“速度給定”信號的大小而成比例改變。或者通過機械變速擋，使絞車實現恒功率調速特性，即使絞車的提升速度呈階躍式的V1、V2、V3狀變化，其提升曲線如
圖1中的曲線3所示。由圖可見，這種方法的功率利用率很不充分，實有改進的必要。
本實用新型的目的是提供一種能克服上述缺陷的鉆機絞車的自動恒功率傳動裝置，使鉆機絞車可以提高功率利用率和時效。
本實用新型是這樣實現的包括有由電源、速度調節器、電流調節器、觸發器和電力電子器件所構成的通用型鉆機傳動裝置，其特征在于還設有一個函數運算器集成電路器件，該函數運算器的輸入與所述傳動裝置中電動機的轉矩參數輸出端相連接，而該函數運算器的輸出端則與驅動電機傳動裝置的轉速給定控制端子相連接。以控制驅動電機的運轉速度。
所述的函數運算器集成電路是雙曲線函數運算器。
所述的驅動電機既可以是直流電動機，也可以是交流電動機。
所述的驅動電機最好是其外特性有一段恒功率曲線的，如直流串激電動機、交流變頻電動機，以使其功率利用更充分、更適應絞車工況。
本實用新型是在石油鉆機的驅動傳動裝置中增設一個函數運算器集成電路，該集成電路取驅動絞車的電動機的轉矩參數(T)作為輸入量，經過該函數運算器進行雙曲線運算，再將運算后的結果(Un)去控制電動機的轉速，使其自動隨電動機轉矩(T)的減小而沿恒功率曲線升速，以充分利用功率和提高時效。
本實用新型的特點是1.原來絞車驅動系統的轉矩(T)一轉速(n)特性是矩形波，即使結合機械變速檔，也只能達到
圖1中曲線3的效果。而本實用新型的絞車驅動系統的T-n特性則是等功率曲線(如圖2中曲線4所示)，適合絞車工況要求。2.原來絞車驅動系統工作范圍不大，其最大轉矩為1.13Te，最高轉速僅為ne(參見圖2中的曲線5)，而本實用新型可以使工作范圍大為擴大，電機最大轉矩可達1.5Te，最高轉速可為1.6ne。3.原來絞車是由司鉆手控恒速運轉的，本實用新型可以使之自動恒功率變速運行，既節省人工，又提高功率利用率。
以下結合附圖及實施例，詳細介紹本實用新型。
圖1是鉆機絞車的提升特性(載荷-速度)曲線圖；圖2是鉆機絞車兩種驅動系統的轉矩-速度(T-n)特性曲線圖。
圖3是本實用新型的結構組成示意圖；本實用新型的結構組成如圖3所示，其包括有電源、速度調節器、電流調節器、觸發器和電力電子器件所構成的通用型鉆機驅動傳動裝置，其特征是增設了一個函數運算器集成電路，該集成電路的輸入端與上述傳動裝置中電動機的轉矩參數輸出端相連接，而該函數運算器的輸出端則與驅動電機傳動裝置的轉速給定參數控制端子相連接，以控制電動機的運轉速度隨載荷的變化而呈雙曲線狀等功率變化。其中的雙曲線函數運算器集成電路的型號可以是美國生產的型號為LH0094或MPY600產品。該函數運算器使用時，應根據不同廠家的說明書要求，分別加上其工作所需的電源，就可以對輸入的轉矩參數T進行雙曲線運算，其輸出端的參數Un即可加至傳動裝置的速度給定端，控制電動機的運轉速度。此時，Un與T的關系也如圖2中的曲線4所示，呈等功率的雙曲線狀。
本實用新型的工作過程簡述如下由于本實用新型的絞車傳動裝置即為通用的普通傳動裝置，其區別只是增添了一個雙曲線函數運算器。將傳動裝置中的轉矩參數T信號輸出端子與函數運算器的輸入端相連；再將其運算結果(實質上為電壓Un)輸出端子與傳動裝置的“速度給定”端子相連接，就可以控制電動機的轉速，使電動機的轉速按Un的大小而改變，從而替代司鉆的手動“速度給定”方式。由于轉矩參數T與鉆機絞車的大鉤載荷相對應，所以當大鉤載荷逐漸減小時，函數運算器的輸出值Un就會不斷增加，這樣就可實現絞車的轉速隨大鉤載荷逐漸減少而沿恒功率曲線自動升速，實現發明目的。
需要指出的是，本實用新型所涉及的電動機，不僅可以是直流電動機，也可以是交流電動機；而且，最好是其外特性有一段恒功率曲線的，如直流串激電動機或交流變頻電動機，以使其功率利用更充分。
權利要求1.一種鉆機絞車的自動恒功率傳動裝置，包括有由電源、速度調節器、電流調節器、觸發器和電力電子器件所構成的通用型鉆機傳動裝置，其特征在于還設有一個函數運算器集成電路器件，該函數運算器的輸入與所述傳動裝置中電動機的轉矩參數輸出端相連接，而該函數運算器的輸出端則與驅動電機傳動裝置的轉速給定控制端子相連接，以控制驅動電機的運轉速度。
2.如權利要求1所述的鉆機絞車的自動恒功率傳動裝置，其特征在于所述的函數運算器集成電路是雙曲線函數運算器。
3.如權利要求1所述的鉆機絞車的自動恒功率傳動裝置，其特征在于所述的驅動電機既可以是直流電動機，也可以是交流電動機。
4.如權利要求1或3所述的鉆機絞車的自動恒功率傳動裝置，其特征在于所述的驅動電機最好是其外特性有一段恒功率曲線電機。
專利摘要一種鉆機絞車的自動恒功率傳動裝置,是在通用型鉆機絞車傳動裝置上增設一個雙曲線函數運算器構成的,該函數運算器的輸入端與傳動裝置中電動機的轉矩參數輸出端相連接,而其輸出端則與傳動裝置中的速度給定的控制端子相連接,以控制驅動電機的轉速隨載荷的減小而沿恒功率曲線逐漸升速,以充分利用電動機的功率和提高時效,且可擴大絞車驅動系統的工作范圍。
文檔編號E21B3/00GK2359446SQ99204570
公開日2000年1月19日 申請日期1999年2月10日 優先權日1999年2月10日
發明者李遠程 申請人:李遠程