基于高效智能石油钻井绞车系统的专用电磁涡流刹车系统技术方案

本实用新型专利技术具体涉及一种基于高效智能石油钻井绞车系统的专用电磁涡流刹车系统。其由控制系统全程控制更为高效合理的电磁涡流刹车。本实用新型专利技术采用的技术方案为包括电磁涡流刹车本体，还包括可控硅整流装置和PLC控制单元，所述的PLC控制单元通过工业控制总线与可控硅整流装置连接，可控硅整流装置通过动力电缆与电磁涡流刹车本体连接，所述的电磁涡流刹车本体包括机座、转子、定子、激磁线圈、输出轴和散热系统，所述的激磁线圈嵌入定子之中，定子通过螺栓固定与机座上，转子通过平键与输出轴连接，散热系统通过螺栓设置于机座上，所述的输出轴通过内花键与滚筒轴总成连接。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术具体涉及一种基于高效智能石油钻井绞车系统的专用电磁涡流刹车系统。其由控制系统全程控制更为高效合理的电磁涡流刹车。本技术采用的技术方案为包括电磁涡流刹车本体，还包括可控硅整流装置和PLC控制单元，所述的PLC控制单元通过工业控制总线与可控硅整流装置连接，可控硅整流装置通过动力电缆与电磁涡流刹车本体连接，所述的电磁涡流刹车本体包括机座、转子、定子、激磁线圈、输出轴和散热系统，所述的激磁线圈嵌入定子之中，定子通过螺栓固定与机座上，转子通过平键与输出轴连接，散热系统通过螺栓设置于机座上，所述的输出轴通过内花键与滚筒轴总成连接。【专利说明】基于高效智能石油钻井绞车系统的专用电磁涡流刹车系统一、
:本技术具体涉及一种基于高效智能石油钻井绞车系统的专用电磁涡流刹车系统。二、
技术介绍
:电磁涡流刹车作为海洋或陆地钻机的辅助刹车，既可与绞车成套使用，也可作为单独部件为矿场钻机配套。它利用电磁感应原理进行无损制动，无易损件，制动性能好，使用寿命长，操作维修简单。电磁涡流刹车又称电磁涡流制动器。它是一种将钻具下钻时产生的巨大机械能转换成电能，又将电能转换为热能的非摩擦式能量转换装置。这种能量的转换及强有力的制动过程，是通过电磁感应原理完成的，而不是通过摩擦式的或其他形式的摩擦副完成的，无磨损件。制动时产生的巨大热量，通过水介质或空气介质进行吸收与交换。当刹车工作时，激磁线圈内通入直流电流，转子与定子之间便有磁通相连，使转子处在磁场闭合回路中。磁场所产生的磁力线通过磁极一气隙一电枢一气隙一磁极，形成一个闭合回路。如图所示，下钻时，绞车滚筒旋转，通过离合器驱动转子以相同转速在定子所建立的磁场内旋转。在这个磁场中，磁力线在磁级的齿部(凸极部分)分布较密集，而在磁极的槽部(齿间部分)分布较稀疏，因此随着转子与定子的相对运动，转子各点上的磁通便处于不断重复的变化之中。因此转子沿工作气隙的圆周上磁极的齿部和槽部的磁导不等，在空间建立脉动磁场，根据电磁感应定律，转子上便产生感应电势，在这个感应电势作用下，转子中产生涡流。涡流与定子磁场相互作用产生电磁力，力的方向由左手定则确定，该力沿转子的切线方向，并且与转子旋转方向相反。该力对转子轴心形成的转矩称为电磁转矩，也就是电磁涡流刹车阻止滚筒旋转的制动扭矩。司钻通过调节司钻开关手柄位置，便调节了激磁电流的大小，改变了制动转矩的大小，从而达到了控制钻具下放速度的目的。经过大量钻机行业工程经验，现有电磁涡流刹车存在以下缺陷:(I)功能单一，没有实现数字化控制；采用手动操作，劳动强度大，安全性差。(2)定子材料导磁系数较低、矫顽力较大；连接结构复杂，整机外形尺寸大，质量偏重。(3)散热系统设计不合理，效率偏低，适用范围受限。三、
技术实现思路
:本技术为了解决上述
技术介绍
中的不足之处，提供一种基于高效智能石油钻井绞车系统的专用电磁涡流刹车系统，其由控制系统全程控制更为高效合理的电磁涡流刹车。为实现上述目的，本技术采用的技术方案为:一种基于高效智能石油钻井绞车系统的专用电磁涡流刹车系统，包括电磁涡流刹车本体，其特征在于:还包括可控硅整流装置和PLC控制单元，所述的PLC控制单元通过工业控制总线与可控硅整流装置连接，可控硅整流装置通过动力电缆与电磁涡流刹车本体连接，所述的电磁涡流刹车本体包括机座、转子、定子、激磁线圈、输出轴和散热系统，所述的激磁线圈嵌入定子之中，定子通过螺栓固定与机座上，转子通过平键与输出轴连接，散热系统通过螺栓设置于机座上，所述的输出轴通过内花键与滚筒轴总成连接。所述的激磁线圈采用耐高温的电磁线与相应的绝缘材料制成。所述的定子采用低碳低硫材料制成。所述的转子采用电工钢制成。与现有技术相比，本技术具有的优点和效果如下:本技术是“新型高效智能石油钻井绞车及控制系统”的重要组成部分。电磁涡流刹车采用与绞车主电机复合实现自动送钻；刹车力矩控制模式为PLC程序控制，由控制系统根据动力模型进行下放；输出端按照绞车结构合理布置与匹配，保持全程挂合；新型高效冷却系统适合高温和寒冷地区使用，新型低碳低硫材料，提高导磁系数、降低矫顽力，减轻重量，减小外形尺寸。在绞车系统中配置了此专用电磁涡流刹车后，将保留交流变频驱动绞车的优势，吸取直流驱动绞车下钻速度快的优点，最大化地提高绞车驱动电机的功率利用率，使绞车下钻工况具有直流驱动特性，刹车力矩由PLC程序自动控制，以实现安全、快速起下钻，进一步提高钻井效率，系统地解决了长期困扰用户的变频钻机钻井效率低、下放安全性差、系统故障率较高的问题。四、【专利附图】【附图说明】:图1为本技术的结构示意图；附图标记:1—机座,2—转子,3—定子,4一激磁线圈,5—输出轴,6—散热系统，7一可控娃整流装置，8—PLC控制单兀,9一滚筒轴总成。五、【具体实施方式】:下面结合附图和【具体实施方式】对本技术进行详细说明:参见图1:一种基于高效智能石油钻井绞车系统的专用电磁涡流刹车系统，由电磁涡流刹车本体、可控硅整流装置7和PLC控制单元8组成，PLC控制单元8通过工业控制总线与可控硅整流装置7连接，可控硅整流装置7通过动力电缆与电磁涡流刹车本体连接，电磁涡流刹车本体包括机座1、转子2、定子3、激磁线圈4、输出轴5和散热系统6，激磁线圈4采用耐高温的电磁线与相应的绝缘材料制成，并嵌入定子3之中；定子3采用新型低碳低硫材料制成，螺栓连接于机座I保持固定；转子2采用电工钢制成，通过平键与输出轴5连接，输出轴5通过内花键与滚筒轴总成9连接；新型散热系统螺栓连接于机座，为电磁涡流刹车本体降温。系统工作时，由PLC控制系统合理分配下钻能耗控制可控硅整流装置将钻机交流发电机或交流电网供给的交流电压变成可调直流电压，给激磁线圈通以可调直流电流，从而转子旋转时在定子与转子间形成电磁制动扭矩，从而对滚筒总成实现辅助刹车。1、刹车本体:它由定子和转子两个基本部分组成。刹车的定子由磁极和激磁线圈构成，采用新型低碳低硫材料制成，导磁系数高，矫顽力小，以满足下钻时有用制动扭矩大，而起空吊卡时无用制动扭矩小的要求。激磁线圈是刹车的电路部分，工作时通以直流电流，它固定于磁极上，与磁极组成一个整体成为定子。刹车在运行时要产生大量的热量，因此激磁线圈采用了耐高温的电磁线与相应的绝缘材料，以保证线圈在高温下仍具有良好的绝缘性能。刹车的转子通过内花键与绞车滚筒轴连接，与滚筒同速旋转。转子既是磁路的一部分，又是电路的一部分，采用电工钢制成。它和定子磁极、工作气隙构成刹车的完整磁路。散热系统是电磁涡流刹车能否正常工作的关键所在。采用了新型的轴向通风或通水冷却结构。为了提高传热效率，强化换热系数。采用高效强制冷却方式，优化风道、水道结构。2.可控硅整流装置:它由整流变压器和可控硅半控桥式整流电路组成。用以将钻机交流发电机或交流电网供给的交流电压变成可调直流电压，给激磁线圈通以可调直流电流。刹车力矩控制模式为PLC程序控制，由控制系统根据动力模型进行下放。3.PLC控制单元:根据下放载荷、速度建立动态模型，编制控制软件，由PLC控制系统合理分配下钻能耗，实现能量合理快速释放；提高下钻作业控制精度和效率，避免对系统的电压冲击，提高系统安全性。电磁涡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高效智能石油钻井绞车系统的专用电磁涡流刹车系统，包括电磁涡流刹车本体，其特征在于：还包括可控硅整流装置（7）和PLC控制单元（8），所述的PLC控制单元（8）通过工业控制总线与可控硅整流装置（7）连接，可控硅整流装置（7）通过动力电缆与电磁涡流刹车本体连接，所述的电磁涡流刹车本体包括机座（1）、转子（2）、定子（3）、激磁线圈（4）、输出轴（5）和散热系统（6），所述的激磁线圈（4）嵌入定子（3）之中，定子（3）通过螺栓固定与机座（1）上，转子（2）通过平键与输出轴（5）连接，散热系统（6）通过螺栓设置于机座（1）上，所述的输出轴（5）通过内花键与滚筒轴总成（9）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程波，谭刚强，郑明建，张洪，王开基，雒建胜，刘东方，
申请(专利权)人：程波，
类型：实用新型
国别省市：