盤剎液壓站供電電源研究

汪曉春，張 燕，王寶忠，白承斌

（渤海鉆探第三鉆井工程分公司，天津300280）

1 引言

對于采用了液壓盤式剎車裝置的鉆機，因供電故障導致液壓站的電源無法保證時，將會造成盤式剎車安全鉗抱死，在儲能瓶的能量無法滿足剎車多次動作的要求及其能量釋放完后，可能造成剎車裝置失靈從而引發事故。有鑒于此，為保障井下作業順利進行，最大可能的保證盤剎液壓站的供電非常必要。

2 設計構想

為了保證液壓站在鉆井過程中盡可能地不間斷供電，有許多解決方案可以選擇，比如在配套新鉆機時要求供應商采用UPS供電等，對于已經在用的許多機械、半機械鉆機，雖然也可以采用此方法，但鑒于其標準產品的特性和成本等因素的考慮，不能非常適合在使用鉆機的要求。為此，本文提出以下設計構想，如圖1所示。其中主控站系統原理圖如圖2所示。考慮到成本和實際使用情況，電池組配置為29只38Ah的閥控密封式鉛酸蓄電池串聯（348VDC）。主控站由開關、濾波器、保護電路、整流器、逆變器、靜態開關、旁路開關、輸出變壓器等部分組成。

在正常供電情況下，整流器將交流轉換為直流,消除網電中的異常雜波、噪聲及頻率不穩定等因素，給逆變器供電的同時對電池組充電。

在正常供電故障時，連接在DC BUS上的電池組給逆變器供電，由逆變器輸出穩定、干凈、不間斷的電源給負載。

正常供電和電池組供電自動切換，通過軟件盡可能多的提供方便簡單的操作、各種必要的保護和顯示參數。

圖1 盤剎液壓站供電框圖

圖2 主控站系統原理圖

3 輔助要求

為了使鉆井生產安全和更加實用，對于給鉆機增加上述裝置時，所供需要滿足常規、特別是防爆方面的要求，除此以外對主控站還有以下的輔助要求：具有監控和通訊功能，當正常供電故障時，需要提供聲光報警給電工和司鉆操作者引起注意；顯示供電電壓，電池剩余電量等參數。軟件程序采用功能化、模塊化架構，對各種異常情況，按子程序處理，使得軟件可讀性增強，且便于改進、擴充和移植。

圖3 軟件流程圖

4 軟件編程

完成不間斷供電的工作難點為按照工藝操作流程及保護要求編寫軟件，軟件需要硬件作為基礎，可以采用多種方式實現，例如用PLC等。根據鉆機使用的實際要求和經驗，以及配置成本和性價比，本文介紹一種高性能的智能控制芯片作為主控芯片，再配合集成化專用3位8段數碼管驅動芯片、高性能轉換芯片、數字IC等硬件，保證系統電氣性能，使其工作可靠、穩定地適用鉆機的特殊工況。軟件編寫的流程圖如圖3所示。

5 使用效果

根據實際需要，按照上述思路研制了一套盤剎液壓站不間斷供電電源裝置，在鉆井隊現場投運以來，運行平穩，達到各項預期技術經濟指標，突然斷電后可繼續維持鉆機工作1.5hour－2hour，有效避免了可能造成的各種復雜情況和事故的發生；主控室的電工和司鉆操作人員都能夠實時監控供電情況，一旦有異常情況，在聲光報警提醒相關人員注意的同時，還可及時提供正確進行維修的方法。

6 結束語

保證盤式剎車液壓站的不間斷供電是鉆井安全生產的必要條件，本文介紹了一種比較靈活、簡單、可靠、穩定的實現方法，現場的實際使用表明，該裝置很好地實現了上述功能，因此該方法具有較好的應用價值和良好的推廣前景。

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