一种应用于石油磕头机的智能系统、节能网组及方法与流程

本发明涉及石油磕头机节能，尤其涉及一种应用于石油磕头机的智能系统、节能网组及方法。

背景技术：

1、磕头机主要由驴头—游梁—连杆—曲柄机构、减速箱、动力设备、辅助装备等部分组成。工作时，电动机的传动经变速箱、曲柄机构转变为驴头的上下运动，驴头通过光杆、抽油杆带动井下抽油泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒。

2、传统的设备在运行时，笨重的驴头带动抽油泵的柱塞往上运动的过程中，电机会消耗大量的电能，在驴头的压力往下运动的过程中，电机怠速也会消耗一部分电能，在油田开采过程中会导致大量的能源浪费，增加了极大的开采成本。

技术实现思路

1、本发明提供了一种应用于石油磕头机的智能系统、节能网组及方法，用以解决如何在磕头机运行的过程中减少能源损耗，提高能源使用效率的问题。

2、为解决上述问题，第一方面，本发明提供了一种应用于石油磕头机的智能系统，包括：

3、储能设备，用于存储磕头机在运行过程中的回流电能，所述储能设备电性连接有电能循环装置；

4、配电装置，所述配电装置用于电性连接负载电机和所述电能循环装置；所述配电装置用于向负载电机提供电能以及当负载电机处于非耗电状态下时将过剩电能输送回所述电能循环装置上；

5、当负载电机进行耗能时，所述配电装置向负载电机提供所需电能；当负载电机不耗能时，所述配电装置将过剩电能输送到所述电能循环装置上，所述电能循环装置将过剩电能转化后存储于所述储能设备中；

6、所述智能系统还包括直流供电设备，所述直流供电设备采用直流供电方式向负载电机供电，所述直流供电设备包括电机驱动器，所述电机驱动器内也为直流电，母线汇流与反发电均为直流，其直接向智能系统提供直流电能；并且当首台负载电机进行耗能时，剩余电能传送到下一台负载电机上进行供能，在负载电机均进行耗能时，剩余电能通过所述电能循环装置将其反充电回收到所述储能设备中进行存储。

7、在一种优选的实施方式中，所述电能循环装置包括：

8、充放电回路，用于分别电性连接所述配电装置和所述储能设备，用以将过剩电能转化后存储于所述储能设备中；

9、功率驱动模块，与所述充放电回路连接，用以驱动所述充放电回路；

10、控制模块，与所述功率驱动模块连接，用以输出pwm信号经由所述功率驱动模块来控制所述充放电回路，所述控制模块包括单片机、电流检测电路、电压检测电路和温度检测电路，所述单片机与所述充放电回路连接，其由供电芯片驱动，模拟量信号采样输入所述单片机，并通过逻辑程序完成系统的核心控制功能；所述电流检测电路和电压检测电路均分别与单片机和充放电回路连接，所述温度检测电路与所述单片机连接。

11、在一种优选的实施方式中，所述充放电回路包括：充电回路、放电回路、第一储能电容回充回路和第二储能电容充电回路，其中通过一个第一二极管接1号储能电容的正极，再通过一个第五二极管和一个第一开关管连接到所述储能设备正极，所述储能设备负极接到所述配电装置的负极输出端；所述储能设备正极再连接到一个第四二极管，同时2号储能电容正极也连接到一个第三二极管，这两个二极管并联输出两路，一路到一个储能电感，一路通过一个第四开关管接发电机负极输出端；储能电感另一端也输出2路，一路通过一个第二二极管与1号储能电容的正极相连，一路通过一个第三开关管与所述配电装置的负极输出端相连；所述储能设备的负极与2号储能电容负极并联，1号储能电容的正极通过第六二极管和第二开关管连接到2号储能电容的正极。

12、在一种优选的实施方式中，所述智能系统还包括光伏发电设备，所述光伏发电设备与所述储能设备电性连接，用于直接向负载电机提供直流电能。

13、在一种优选的实施方式中，所述智能系统还包括磕头机，所述磕头机与负载电机传动连接，当负载电机耗能时，所述磕头机向上做提拉动作。

14、在一种优选的实施方式中，所述智能系统还包括发电机，所述发电机与所述磕头机传动连接，同时所述发电机与所述电能循环装置电性连接，当所述磕头机的驴头向下运动时带动所述发电机进行发电，所产生的电能传输回所述电能循环装置经转化后存储于所述储能设备中。

15、第二方面，本发明还提供一种石油磕头机的节能网组，所述节能网组由多个所述智能系统构成，用于大片区磕头机组的电能供给。

16、第三方面，本发明还提供一种节能方法，包括：

17、配电装置向负载电机提供电能，当负载电机进行耗能时，磕头机向上进行提拉动作，当磕头机的驴头向下动作时，负载电机处于非耗能状态，配电装置将过剩电能输送到电能循环装置上，电能循环装置将过剩电能转化后输送到储能设备上进行存储。

18、在上述方案的基础上，光伏发电设备与储能设备电性连接，光伏发电设备向配电装置提供直流电能以供负载电机动作。

19、在上述方案的基础上，当磕头机的驴头向下运动时带动发电机进行发电，发电机所发的电能输送到电能循环装置上进行转化后输送到储能设备上进行存储。

20、本发明的有益效果是：本发明提出一种应用于石油磕头机的智能系统，包括：

21、储能设备，用于存储磕头机在运行过程中的回流电能，储能设备电性连接有电能循环装置；

22、配电装置，配电装置用于电性连接负载电机和电能循环装置；配电装置用于向负载电机提供电能以及当负载电机处于非耗电状态下时将过剩电能输送回电能循环装置上；

23、当负载电机进行耗能时，配电装置向负载电机提供所需电能；当负载电机不耗能时，配电装置将过剩电能输送到电能循环装置上，电能循环装置将过剩电能转化后存储于储能设备中。其具有以下优点：

24、1、降低磕头机在工作过程中的能源损耗，降低了石油生产作业中的成本。

25、2、电能循环装置的转化效率高、控制性能稳定，能够最大限度的将过剩电能进行转化后进行存储。

26、3、配电装置采用变频器进行输送，能够在负载电机处于不同状态时提供适配的直流电，极大的提高了负载电机的工作效能。

27、4、电能循环装置采用pwm控制技术，结合脉冲充电与间歇充电的快速充电技术特点，简化了充电开关电源的结构，减少了耗能元件的数量，提高了可靠性，节约了成本。同时利用储能电容进行能量吸收并回馈到充电电路实现回充，使电能得到循环利用，进一步提高了能量利用效率，实现了快速充电与节能充电的双重目标。

1.一种应用于石油磕头机的智能系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的应用于石油磕头机的智能系统，其特征在于，所述智能系统还包括磕头机，所述磕头机与负载电机传动连接，当负载电机耗能时，所述磕头机向上做提拉动作。

3.根据权利要求2所述的应用于石油磕头机的智能系统，其特征在于，所述智能系统还包括发电机，所述发电机与所述磕头机传动连接，同时所述发电机与所述电能循环装置电性连接，当所述磕头机的驴头向下运动时带动所述发电机进行发电，所产生的电能传输回所述电能循环装置经转化后存储于所述储能设备中。

4.一种石油磕头机的节能网组，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的应用于石油磕头机的智能系统，所述节能网组由多个所述智能系统构成，用于大片区磕头机组的电能供给。

5.一种节能方法，其特征在于，应用于权利要求1-3中任一项所述的智能系统，包括：

6.根据权利要求5所述的节能方法，其特征在于，光伏发电设备与储能设备电性连接，光伏发电设备向配电装置提供直流电能以供负载电机动作。

7.根据权利要求6所述的节能方法，其特征在于，当磕头机的驴头向下运动时带动发电机进行发电，发电机所发的电能输送到电能循环装置上进行转化后输送到储能设备上进行存储。