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(duì)于采用了液壓盤式剎車裝置的鉆機(jī)，因供電故障導(dǎo)致液壓站的電源無法保證時(shí)，將會(huì)造成盤式剎車安全鉗抱死，在儲(chǔ)能瓶的能量無法滿足剎車多次動(dòng)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(fā)事故。有鑒于此，為保障井下作業(yè)順利進(jìn)行，最大可能的保證盤剎液壓站的供電非常必要。

2 設(shè)計(jì)構(gòu)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(jī)時(shí)要求供應(yīng)商采用UPS供電等，對(duì)于已經(jīng)在用的許多機(jī)械、半機(jī)械鉆機(jī)，雖然也可以采用此方法，但鑒于其標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的特性和成本等因素的考慮，不能非常適合在使用鉆機(jī)的要求。為此，本文提出以下設(shè)計(jì)構(gòu)想，如圖1所示。其中主控站系統(tǒng)原理圖如圖2所示?？紤]到成本和實(shí)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(lián)（348VDC）。主控站由開關(guān)、濾波器、保護(hù)電路、整流器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)、旁路開關(guān)、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(zhuǎn)換為直流,消除網(wǎng)電中的異常雜波、噪聲及頻率不穩(wěn)定等因素，給逆變器供電的同時(shí)對(duì)電池組充電。

在正常供電故障時(shí)，連接在DC BUS上的電池組給逆變器供電，由逆變器輸出穩(wěn)定、干凈、不間斷的電源給負(fù)載。

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

圖1 盤剎液壓站供電框圖

圖2 主控站系統(tǒng)原理圖

3 輔助要求

為了使鉆井生產(chǎn)安全和更加實(shí)用，對(duì)于給鉆機(jī)增加上述裝置時(shí)，所供需要滿足常規(guī)、特別是防爆方面的要求，除此以外對(duì)主控站還有以下的輔助要求：具有監(jiān)控和通訊功能，當(dāng)正常供電故障時(shí)，需要提供聲光報(bào)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(shù)。軟件程序采用功能化、模塊化架構(gòu)，對(duì)各種異常情況，按子程序處理，使得軟件可讀性增強(qiáng)，且便于改進(jìn)、擴(kuò)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(diǎn)為按照工藝操作流程及保護(hù)要求編寫軟件，軟件需要硬件作為基礎(chǔ)，可以采用多種方式實(shí)現(xiàn)，例如用PLC等。根據(jù)鉆機(jī)使用的實(shí)際要求和經(jīng)驗(yàn)，以及配置成本和性價(jià)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(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片、高性能轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)字IC等硬件，保證系統(tǒng)電氣性能，使其工作可靠、穩(wěn)定地適用鉆機(jī)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(jù)實(shí)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)以來，運(yùn)行平穩(wěn)，達(dá)到各項(xiàng)預(yù)期技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，突然斷電后可繼續(xù)維持鉆機(jī)工作1.5hour－2hour，有效避免了可能造成的各種復(fù)雜情況和事故的發(fā)生；主控室的電工和司鉆操作人員都能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控供電情況，一旦有異常情況，在聲光報(bào)警提醒相關(guān)人員注意的同時(shí)，還可及時(shí)提供正確進(jìn)行維修的方法。

6 結(jié)束語

保證盤式剎車液壓站的不間斷供電是鉆井安全生產(chǎn)的必要條件，本文介紹了一種比較靈活、簡(jiǎn)單、可靠、穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)方法，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用表明，該裝置很好地實(shí)現(xiàn)了上述功能，因此該方法具有較好的應(yīng)用價(jià)值和良好的推廣前景。

［1］王其英，何春華.UPS供電系統(tǒng)綜合解決方案［M］.電子工業(yè)出版社，2005.

［2］李焦明.大型UPS系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2005.

［3］李成章.新型UPS不間斷電源原理與維修［M｝.電子工業(yè)出版社，2003.

［4］孟 軍等.鉆機(jī)液壓盤剎控制系統(tǒng)原理及其故障分析［J］.鉆采工藝，2010.

［5］于大海.ZJ70D鉆機(jī)液控盤式剎車的應(yīng)用與建議［J］.工業(yè)技術(shù)科技資訊，2010，（36）.

［6］王新忠等.石油鉆機(jī)用盤式剎車的安全防護(hù)功能［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2007，（36）.

［7］齊明俠等.石油鉆機(jī)盤式剎車配置與分析［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2008，37（4）.