盘刹液压站供电电源研究

汪晓春，张 燕，王宝忠，白承斌

（渤海钻探第三钻井工程分公司，天津300280）

1 引言

对于采用了液压盘式刹车装置的钻机，因供电故障导致液压站的电源无法保证时，将会造成盘式刹车安全钳抱死，在储能瓶的能量无法满足刹车多次动作的要求及其能量释放完后，可能造成刹车装置失灵从而引发事故。有鉴于此，为保障井下作业顺利进行，最大可能的保证盘刹液压站的供电非常必要。

2 设计构想

为了保证液压站在钻井过程中尽可能地不间断供电，有许多解决方案可以选择，比如在配套新钻机时要求供应商采用UPS供电等，对于已经在用的许多机械、半机械钻机，虽然也可以采用此方法，但鉴于其标准产品的特性和成本等因素的考虑，不能非常适合在使用钻机的要求。为此，本文提出以下设计构想，如图1所示。其中主控站系统原理图如图2所示。考虑到成本和实际使用情况，电池组配置为29只38Ah的阀控密封式铅酸蓄电池串联（348VDC）。主控站由开关、滤波器、保护电路、整流器、逆变器、静态开关、旁路开关、输出变压器等部分组成。

在正常供电情况下，整流器将交流转换为直流,消除网电中的异常杂波、噪声及频率不稳定等因素，给逆变器供电的同时对电池组充电。

在正常供电故障时，连接在DC BUS上的电池组给逆变器供电，由逆变器输出稳定、干净、不间断的电源给负载。

正常供电和电池组供电自动切换，通过软件尽可能多的提供方便简单的操作、各种必要的保护和显示参数。

图1 盘刹液压站供电框图

图2 主控站系统原理图

3 辅助要求

为了使钻井生产安全和更加实用，对于给钻机增加上述装置时，所供需要满足常规、特别是防爆方面的要求，除此以外对主控站还有以下的辅助要求：具有监控和通讯功能，当正常供电故障时，需要提供声光报警给电工和司钻操作者引起注意；显示供电电压，电池剩余电量等参数。软件程序采用功能化、模块化架构，对各种异常情况，按子程序处理，使得软件可读性增强，且便于改进、扩充和移植。

图3 软件流程图

4 软件编程

完成不间断供电的工作难点为按照工艺操作流程及保护要求编写软件，软件需要硬件作为基础，可以采用多种方式实现，例如用PLC等。根据钻机使用的实际要求和经验，以及配置成本和性价比，本文介绍一种高性能的智能控制芯片作为主控芯片，再配合集成化专用3位8段数码管驱动芯片、高性能转换芯片、数字IC等硬件，保证系统电气性能，使其工作可靠、稳定地适用钻机的特殊工况。软件编写的流程图如图3所示。

5 使用效果

根据实际需要，按照上述思路研制了一套盘刹液压站不间断供电电源装置，在钻井队现场投运以来，运行平稳，达到各项预期技术经济指标，突然断电后可继续维持钻机工作1.5hour－2hour，有效避免了可能造成的各种复杂情况和事故的发生；主控室的电工和司钻操作人员都能够实时监控供电情况，一旦有异常情况，在声光报警提醒相关人员注意的同时，还可及时提供正确进行维修的方法。

6 结束语

保证盘式刹车液压站的不间断供电是钻井安全生产的必要条件，本文介绍了一种比较灵活、简单、可靠、稳定的实现方法，现场的实际使用表明，该装置很好地实现了上述功能，因此该方法具有较好的应用价值和良好的推广前景。

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