钻机绞车超级电容器储能系统设计与分析

发布时间：2020-08-12 04:55

【摘要】：在石油钻机起升系统中,起下钻柱和下放套管时,石油钻机绞车电机反转发电,产生很大的再生能量。目前普遍利用耗能电阻以热能形式将这部分能量消耗掉,这种方法造成能量浪费,而且还需辅助设备对耗能电阻进行降温。因此有必要对这部分能量进行回收并加以利用。本文针对钻机绞车再生制动能量的处理问题,首先对国内外钻机绞车储能现状进行分析,设计出钻机绞车超级电容器储能系统的总体结构和能量流动方式;通过研究超级电容器储能的原理和特点,确定超级电容器的等效模型和充放电方式,选用非隔离型双向DC-DC变换器,对双向DC-DC变换器在Boost升压状态和Buck降压状态下控制超级电容器的原理进行了介绍;采用PI控制策略和模糊PI控制策略分别对双向DC-DC变换器进行控制,设计模糊PI控制器并对钻机绞车超级电容器储能系统建模和仿真分析,得出在模糊PI控制策略下直流母线电压波动范围小、超级电容器模块的两端电压更加稳定、充放电电流更快趋于稳定及充放电效率更高。对多型号钻机在起下钻中钻柱上提、空钩下放、钻柱下放、空钩上提四个过程的能量特性进行了分析,得出考虑空钩时总回收能量和节能比明显提高;对不同井深下钻机配置不同型号的超级电容器并确定串并联方式,得出在选取合适的超级电容器时,需要同时关注超级电容器的单体容量、体积和利用率。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM53;TE922
【图文】：

一般为柴油机或者电动动力传递给绞车、转盘和泥浆泵运行；第七部分是钻机底座系统分是辅助设备系统用来协助系统系统和井架，每钻成一口井起不断循环工作。钻柱由钻杆丝扣过井上传递过来的动力切削井下损严重，就需要把井下的钻柱全起升钻柱期间，由于动力机将钻增加是通过动力机的电能转化而换完毕后，再把钻柱重新放入井下放钻柱或套管的过程中，钻柱，发出的电流回馈到直流母线，进行消耗。本文研究的主要目的收利用，使钻井成本能够进一步

如果系统瞬间压力变大时，液压蓄能器可。蓄能器的加载方式有两种，具体介绍如下簧的弹性势能来实现，也就是将液压能和，弹簧式蓄能器释放出来能量来补充系统压点是弹簧的压缩量有限，从而弹性势能有限到缓冲作用。和重力势能相互转换。这种方式优点是结构缺点是只能垂直安装，局限性较大，所以应制动、风力发电、飞机上都有很广的应用。机，将石油天然气管柱下放过程中释放出来常规修井机相比，只有三分之一左右[6]。200的思想结合起来，使修井机具备井架与绞车3 年刘炜光沿用了顾心怿的发明专利，在此采用电机驱动液压泵提供动力，把钻柱在存起来，提升钻柱时再释放这些能量[8]。

西安石油大学硕士学位论文轮储存的能量与速度和重量成正比。点，在航天航空、军事、汽车工业应用前景。2009 年 A. Verma 提出表明：飞轮动能回收和存储系统可足够的功率来正常操作钻机[9]，20助石油钻机调节直流母线，减少直经过一段时间研制后，在 2016 年钻过程中的再生制动能量回收和动以达到 5MJ，占提升游车上行需要显，减少了 50%[11]。

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本文编号：2790074