БУРОВАЯ УСТАНОВКА, СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЕЕ ОБОРУДОВАНИЯ ПРИВОДА И СИСТЕМЫ ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК E21B7/02 B60K11/02 B60W30/18 B60W40/10 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[01] Изобретение относится к буровой установке, содержащей буровой манипулятор, оборудованный бурильной машиной, которым можно проводить бурение на выбранных площадках бурения. Буровая установка также содержит оборудование привода, с помощью которого может перемещаться между площадками бурения. Оборудование привода буровой установки содержит, по меньшей мере, один электродвигатель, по меньшей мере, одно электрическое устройство управления для воздействия на перемещение установки и, по меньшей мере один аккумулятор энергии для хранения электроэнергии, требуемой для перемещения установки.

[02] Изобретение дополнительно относится к способу регулирования температуры оборудования привода буровой установки и системе жидкостного охлаждения.

[03] Область техники изобретения описана более подробно в преамбулах независимых пунктов формулы изобретения.

[04] В рудниках буровые установки используют для бурения стволов скважин на проектных площадках бурения. Когда стволы скважин пробурены, буровая установка перемещается на следующую площадку бурения для бурения новых скважин. В частности, в подземных рудниках предпочтительным является использование электропривода для перемещения установки. Энергия, требуемая для перемещения установки, может сохраняться в аккумуляторной батарее. При перемещении установки электрические компоненты оборудования привода нагружаются и нагреваются. Перегрев может повреждать компонент. Так что, максимальная мощность, развиваемая при перемещении, должна ограничиваться, в общем, так, чтобы температура электрических компонентов оборудования привода оставалась в допустимых пределах. Вследствие ограничений мощности скорость перемещения установки должна уменьшаться, что ухудшает показатели работы буровой установки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[05] Целью настоящего изобретения является создание новой и улучшенной буровой установки и системы ее жидкостного охлаждения. Дополнительной целью является создание нового и улучшенного способа регулирования температуры оборудования привода буровой установки.

[06] Буровая установка согласно изобретению отличается тем, что содержит, по меньшей мере, одну систему жидкостного охлаждения, с которой соединен, по меньшей мере, один электрический компонент, влияющий на перемещение установки; блок управления выполнен с возможностью регулирования охлаждения электрического компонента, соединенного с системой жидкостного охлаждения, и система жидкостного охлаждения предварительно охлаждается перед следующим перемещением буровой установки.

[07] Способ согласно изобретению отличается тем, что содержит охлаждение электрического компонента, мониторинг которого осуществляют с помощью системы жидкостного охлаждения, и предварительным охлаждением системы жидкостного охлаждения перед началом перемещения установки и, таким образом предварительную подготовку к следующему повышению температуры при перемещении установки.

[08] Система согласно изобретению отличается тем, что система жидкостного охлаждения соединена с компонентами, подлежащими охлаждению, которыми являются электрические компоненты оборудования привода, влияющие на перемещение установки, и система жидкостного охлаждения содержит средство предварительного охлаждения перед перемещением установки.

[09] Идея заключается в том, что буровая установка содержит систему жидкостного охлаждения, охлаждающую один или несколько электрических компонентов оборудования привода, нагружаемого и нагреваемого во время работы привода при переезде. Система жидкостного охлаждения может дополнительно предварительно охлаждаться перед перемещением установки.

[10] Это создает преимущество в том, что вследствие жидкостного охлаждения можно повышать нагрузку на критические электрические компоненты оборудования привода во время перемещения установки. Большие расстояния перемещения можно преодолевать с более высокой скоростью, при этом, доля времени бурения в общем времени работы увеличивается, что фактически является основной целью, и при этом увеличивается производительность буровой установки. Кроме того, возможен учет более рационального нагружения при выборе компонентов, так что компоненты с меньшей расчетной нагрузкой можно использовать в оборудовании привода. Таким образом, возможно уменьшение стоимости компонентов оборудования привода. При предварительном охлаждении системы можно подготовиться заранее к следующему перемещению установки и повышению температуры во время перемещения.

[11] Идея варианта осуществления состоит в том, что осуществляется мониторинг температуры одного или нескольких электрических компонентов оборудования привода с помощью датчика нагрева, и охлаждение компонента, мониторинг которого осуществляется, увеличивается на основе обнаруживаемой тепловой нагрузки. Система может содержать индивидуальное управление охлаждением компонентов, при этом охлаждение каждого компонента можно увеличивать в ответ на повышение температуры компонента. Таким образом, возможно увеличение допустимой нагрузки одного критического компонента с помощью охлаждения.

[12] Идея варианта осуществления состоит в том, что расход энергии на охлаждение менее критических электрических компонентов оборудования привода уменьшается, и расход энергии для охлаждения критических компонентов увеличивается, по меньшей мере, когда перемещение установки осуществляется с высокой скоростью. В данном варианте осуществления мощность охлаждения системы жидкостного охлаждения можно эффективно сфокусировать на улучшении допустимой нагрузки компонентов, наиболее значимых для работы привода при переезде.

[13] Идея варианта осуществления состоит в том, что оборудование привода содержит, по меньшей мере, один преобразователь частоты для управления электродвигателем, включенный в состав оборудования привода. Электродвигатель и преобразователь частоты обычно являются критическими компонентами оборудования привода, поэтому осуществляется мониторинг их температуры, и поэтому они соединены с системой жидкостного охлаждения.

[14] Идея варианта осуществления состоит в том, что электродвигатель служит приводным двигателем, соединенным, по меньшей мере, с одним ведущим колесом с помощью соединения механической силовой трансмиссией, исключающей скольжение. Приводной электродвигатель выполнен с возможностью работы в качестве генератора при торможении во время перемещения установки и подавать электроэнергию в электрическую систему буровой установки. Электрическая система снабжена одним или несколькими электрическими тормозными резисторами, с помощью которых избыточную электроэнергию, полученную во время торможения, можно преобразовывать в тепло. Данные тормозные резисторы могут соединяться с системой жидкостного охлаждения, которая обеспечивает возможность увеличения их допустимой нагрузки. Поскольку тормозные резисторы могут нагружаться больше, чем ранее, является возможным движение под уклон с большей скоростью, чем ранее.

[15] Идея варианта осуществления состоит в том, что аккумулятор энергии соединен с системой жидкостного охлаждения. Аккумулятор энергии, такой как аккумуляторная батарея, группа аккумуляторных батарей или блок аккумуляторных батарей заряжается и нагревается, когда электрический ток их заряжает или при интенсивной их разрядке. Аккумулятор энергии может охлаждаться системой, при этом его способность приема электрического тока для зарядки во время движения под уклон или бурения улучшается и, соответственно, улучшается способность подавать электрический ток большей мощности в течение более продолжительного периода времени. В данном варианте осуществления является возможным использовать аккумулятор энергии более эффективно, чем ранее. Охлаждение может дополнительно уменьшать риск перегрева аккумулятора энергии и увеличивать его время эксплуатации.

[16] Идея варианта осуществления состоит в том, что оборудование привода содержит множество электрических компонентов, влияющих на перемещение установки. Каждый из данных компонентов снабжен своим собственным контуром охлаждения, составляющим часть системы жидкостного охлаждения. Контуры охлаждения снабжены средством регулирования, которое может регулировать расход жидкости каждого индивидуального контура. Блок управления может управлять средством регулирования и, таким образом, контролировать охлаждение компонента, соединенного с контуром охлаждения.

[17] Идея варианта осуществления состоит в том, что блок управления содержит, по меньшей мере, один алгоритм управления, согласно которому блок управления выполнен с возможностью поддержания температуры электрического компонента, влияющего на перемещение установки, на уровне ниже заданной максимальной температуры. Таким образом, блок управления управляет охлаждением компонента на первом этапе управления в ответ на повышение температуры компонента. Если блок управления обнаруживает, что, несмотря на более высокую интенсивность охлаждения, повышение температуры компонента невозможно контролировать, блок управления переходит ко второму этапу управления, на котором он ограничивает не только охлаждение, но также электрический ток, проходящий через компонент. Блок управления начинает ограничивать мощность, только когда обнаруживается, что меры, принятые на первом этапе регулирования, недостаточны. Когда температура компонента вновь становится ниже максимальной температуры, блок управления снимает ограничения по мощности компонента и продолжает присущее компоненту охлаждение.

[18] Идея варианта осуществления состоит в том, что охлаждающая жидкость системы охлаждения предварительно охлаждается.

[19] Идея варианта осуществления состоит в том, что буровая установка снабжена одним или несколькими водо-воздушными тепловыми насосами, с помощью которых охлаждающая жидкость системы охлаждения может охлаждаться. Тепловой насос является подходящим как для предварительного охлаждения, так и охлаждения во время перемещения установки.

[20] Идея варианта осуществления состоит в том, что один или несколько электрических компонентов оборудования привода предварительно охлаждаются до начала перемещения установки, и таким образом, заранее готовятся к последующему повышению температуры компонента при перемещении установки. Когда компонент предварительно охлаждается, его температура должна подниматься до максимальной температуры дольше, когда он начинает работать под нагрузкой.

[21] Идея варианта осуществления состоит в том, что система жидкостного охлаждения предварительно охлаждается во время бурения. Во время бурения транспортное средство буровой установки стоит на своем месте на площадке бурения. Таким образом, имеется достаточно времени и мощности для предварительного охлаждения охлаждающей жидкости системы и возможно также компонентов оборудования привода для последующего перемещения установки.

[22] Идея варианта осуществления состоит в том, что система жидкостного охлаждения и компоненты, включенные в состав оборудования привода, предварительно охлаждаются во время бурения. Буровая установка соединена на площадке бурения с внешней промывочной линией, по которой вода или аналогичная промывочная текучая среда подается на буровую установку. В общем, температура текучей среды в промывочной линии является относительно низкой. Данная холодная промывочная текучая среда может использоваться для предварительного охлаждения системы жидкостного охлаждения во время бурения.

[23] Идея варианта осуществления состоит в том, что блок управления содержит один или несколько алгоритмов управления для регулирования предварительного охлаждения. Блок управления может управлять предварительным охлаждением автоматически или на основе команд управления, передаваемых оператором.

[24] Идея варианта осуществления состоит в том, что данные перемещения буровой установки установлены в блоке управления. Блок управления также содержит алгоритма управления, согласно которому блок управления способен увеличить интенсивностью охлаждения, по меньшей мере, одного электрического компонента, влияющего на перемещение установки, перед перемещением. Блок управления может также рассчитывать нагрузку, прикладываемую к электрическим компонентам оборудования привода во время последующего перемещения установки, и распределять мощность охлаждения системы охлаждения с учетом прогнозной последующей нагрузки на компоненты. Система управления, таким образом, способна подготовиться к последующему перемещению установки и к нагрузкам, прикладываемым к компонентам оборудования привода.

[25] Идея варианта осуществления состоит в том, что буровая установка содержит, по меньшей мере, одну гидравлическую систему. Система жидкостного охлаждения оборудования привода содержит, по меньшей мере, один теплообменник, с помощью которого тепло может передаваться между системой жидкостного охлаждения и гидравлической системой. Таким способом тепловую нагрузку можно уравновешивать между двумя различными контурами текучей среды. Данный вариант осуществления обеспечивает увеличение производительности охлаждения в буровой установке с использованием существующих систем.

[26] Идея варианта осуществления состоит в том, что теплообменник между системой жидкостного охлаждения и гидравлической системой является тепловым насосом. Тепловой насос является эффективным устройством для передачи тепловой энергии от одной текучей среды к другой.

[27] Идея варианта осуществления состоит в том, что гидравлическая система буровой установки соединена с системой жидкостного охлаждения, при этом рабочая жидкость гидросистемы циркулирует для охлаждения, по меньшей мере, электрических компонентов оборудования привода.

[28] Идея варианта осуществления состоит в том, что буровая установка содержит гидравлическую систему бурения, с которой соединена, по меньшей мере, одна бурильная машина и, по меньшей мере, один исполнительный механизм для перемещения бурового манипулятора. Данная гидравлическая система бурения соединена с системой жидкостного охлаждения, при этом осуществляется циркуляция рабочей жидкости гидросистемы для охлаждения, по меньшей мере, электрических компонентов оборудования привода.

[29] Идея варианта осуществления состоит в том, что блок управления содержит алгоритм управления, согласно которому прогнозируется последующее повышение температуры, по меньшей мере, в одном электрическом компоненте, влияющем на перемещение установки, и заранее увеличивается интенсивность охлаждения. Повышение температуры можно прогнозировать на основе электрической мощности, подаваемой на компонент. Прогноз может дополнительно учитывать температуру окружающей среды и другие условия. Система управления может также включать в себя данные последующего перемещения установки, продолжительность которого, профиль пути перемещения, стиль вождения оператора, ограничения скорости на пути перемещения и рекомендации и другие данные перемещения система управления может использовать для расчета последующей нагрузки на компоненты оборудования привода и для регулирования охлаждения и работы системы на основе данного расчета.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

[30] Некоторые варианты осуществления описаны подробнее ниже и показаны на прилагаемых чертежах, на которых изображено следующее:

На Фиг.1 схематично показан вид сбоку буровой установки, перемещенной на площадку бурения.

На Фиг.2 схематично показано оборудование привода с приводным электродвигателем и соединенное с системой жидкостного охлаждения.

На Фиг.3 схематично показано второе оборудование привода, в котором электродвигатель приводит в действие трансмиссию гидропривода и которое соединяется с системой жидкостного охлаждения.

На Фиг.4 схематично показана система жидкостного охлаждения, которая охлаждается с использованием гидравлической системы бурения.

На Фиг.5 схематично показаны детали, связанные с регулированием и мониторингом системы жидкостного охлаждения.

На Фиг.6 показана принципиальная схема управления температурой трансмиссии электропривода.

[31] На фигурах варианты осуществления изобретения показаны для ясности упрощенными. Аналогичные части показаны одинаковыми позициями на фигурах.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[32] На Фиг.1 показана возможная буровая установка 1, содержащая подвижное транспортное средство 2, снабженное одним или несколькими буровыми манипуляторами 3a, 3b, оборудованными бурильными блоками 4. Бурильный блок 4 может содержать направляющую 5, оборудованную бурильной машиной 6, которая может перемещаться по направляющим 5 с помощью подающего механизма 7. Бурильная машина 6 может содержать ударное устройство 8 для создания ударных импульсов на инструменте 9 и вращающее устройство 10 для вращения инструмента 9. Дополнительно машина может включать в себя промывочное устройство. Манипулятор 3a, показанный на фигуре, и бурильный блок 4, установленный на нем, предназначены для бурения стволов скважин на забое 11 туннеля или соответствующей площадке бурения. Альтернативно, манипулятор и бурильный блок на нем могут иметь конструктивное исполнение для бурения расходящихся веером стволов скважин в кровле и стенах пещеры в скальном грунте. Дополнительно, буровая установка 1 может содержать манипулятор 3b, который снабжен устройством 12 установки анкеров, которое также содержит бурильную машину 6. Буровая установка 1 может содержать гидравлическую систему 13, включающую в себя гидравлический насос 34, гидравлические каналы, емкость и необходимые средства управления, такие как клапаны и т.п. Гидравлическая система 13 может являться гидравлической системой бурения, с которой соединены исполнительные механизмы 15, необходимые для перемещения буровых манипуляторов 3a, 3b и бурильной машины 6. Буровая установка 1 также содержит один или несколько блоков С управления, выполненных с возможностью управления системами буровой установки 1. Блок С управления может являться компьютером или соответствующим управляющим устройством, содержащим процессор, программируемые логические схемы или любое другое управляющее устройство подходящего назначения с возможностью установки, по меньшей мере, одного алгоритма управления, согласно которому устройство осуществляет управление независимо от оператора или работая вместе с ним.

[33] На площадке Р бурения один или несколько стволов скважин бурят с помощью буровой установки 1. Когда задача, определенная для площадки Р бурения, выполнена, буровую установку 1 перемещают с площадки Р бурения на новую площадку бурения или в другое место, например, для техобслуживания. Буровая установка 1 снабжена оборудованием 16 привода, которое не имеет в своем составе двигателя внутреннего сгорания, т.е. лишенное такого двигателя. Вместо этого, оборудование 16 привода включает в себя один или несколько электродвигателей M, подающих мощность, требуемую в работе привода при переезде. Электродвигатель M может соединяться с редуктором 17, от которого крутящий момент передается через валы или соответствующие элементы 18 трансмиссии на одно или несколько колес 19. Энергия, требуемая для работы привода при переезде, может заряжаться в аккумулятор В энергии, который может являться аккумуляторной батарей, например. Оборудование 16 привода может, кроме того, включать в себя одно или несколько устройств S управления и один или несколько тормозных резисторов 20. Оборудование 16 привода, таким образом, содержит множество электрических компонентов K, которые влияют на работу привода при переезде. Данные компоненты K находятся под нагрузкой во время перемещения установки и вырабатывают тепло, количество которого связано с электроэнергией, проходящей через каждый компонент. Как известно, электрические компоненты имеют температурные ограничения, которые нельзя превышать, иначе возможно повреждение компонента. Буровая установка 1 может быть оборудована системой 21 жидкостного охлаждения, с помощью которой возможно охлаждение электрических компонентов K, включенных в состав оборудования 16 привода.

[34] На Фиг.2 показано оборудование 16 привода и охлаждение его электрических компонентов K с помощью системы 21 жидкостного охлаждения. В оборудовании 16 привода электродвигатель M может соединяться по исключающей скольжение схеме 22 передачи крутящего момента непосредственно с редуктором 17, который может включать в себя одну, две или больше шестерни для движения вперед и, соответственно, назад. Крутящий момент может передаваться с редуктора на валы 24 колес с помощью валов 23. Угловая передача 25 или т.п. может устанавливаться между валами 23 и 24. В таком случае между колесами 19 и электродвигателем M расположена механическая исключающая скольжение трансмиссия. Электродвигатель M можно также использовать для торможения, в таком случае, он работает, как генератор и преобразует кинетическую энергию транспортного средства 2 в электроэнергию, например, при перемещении под уклон по рампам в руднике. Вырабатываемая электроэнергия может подзаряжать аккумулятор В энергии и, таким образом, возвращаться в систему. Избыточная электроэнергия, которую невозможно использовать, может преобразовываться в тепловую энергию в тормозных резисторах 20. Оборудование 16 привода дополнительно включает в себя устройство S управления, которое может содержать преобразователь частоты, с помощью которого вращение электродвигателя M можно регулировать бесступенчато, как во время приведения в движение, так и во время торможения. Устройство S управления может дополнительно содержать другие необходимые электрические устройства управления для регулирования электрических токов в электрической системе привода. Устройство S управления может содержать, например, средство управления для соединения аккумулятора В энергии и тормозных резисторов 20 с электрической системой привода. Работа устройства S управления регулируется блоком С управления.

[35] В данной заявке "преобразователем частоты" именуется средство управления, с помощью которого скорость вращения приводного электродвигателя можно регулировать бесступенчато. Преобразователь частоты может представлять собой инвертер или преобразователь постоянного тока в переменный, управляющий работой электродвигателя.

[36] На Фиг.2 показано, что блок С управления также управляет работой системы 21 жидкостного охлаждения. Система 21 жидкостного охлаждения может содержать множество контуров 26a-26d охлаждения, с каждым из которых соединены один или несколько электрических компонентов K трансмиссии привода. Контуры 26 охлаждения могут снабжаться одним или несколькими клапанами или соответствующими средствами 27 регулирования, с помощью которых можно влиять на расход жидкости в контуре 26 охлаждения. Блок С управления может управлять данными средствами 27 регулирования для реализации охлаждения согласно алгоритму охлаждения. Дополнительно возможно управление насосом 28 системы 21 жидкостного охлаждения, при этом расход охлаждающей жидкости в системе может увеличиваться или уменьшаться. Дополнительно, система 21 жидкостного охлаждения содержит, по меньшей мере, один блок 29 охлаждения, с помощью которого тепло отводится от охлаждающей жидкости, т.е. жидкость охлаждается. Блок 29 охлаждения может содержать радиатор обычного типа и вентилятор для ускорения охлаждения. Альтернативно, блок 29 охлаждения может содержать теплообменник, с помощью которого тепло передается из охлаждающей жидкости в другую жидкость, например, рабочую жидкость гидравлической системы. Кроме того, можно иметь в блоке 29 охлаждения тепловой насос с компрессором, с помощью которых тепло может передаваться от охлаждающей жидкости в другую жидкость или в наружный воздух. Блок С управления может также управлять работой блока 29 охлаждения, влияя на температуру охлаждающей жидкости. При необходимости возможно предварительное охлаждение охлаждающей жидкости.

[37] На Фиг.2 показан выделением прерывистыми линиями альтернативный вариант осуществления, в котором приводной электродвигатель присоединен способом, предотвращающим скольжение со средством трансмиссии. В соединении с валом 24 слева, имеются индивидуальные электродвигатели M1 в ступицах колес, в соединении с которыми может требоваться редуктор. Дополнительно, крутящий момент может передаваться на вал 24 с помощью одного приводного электродвигателя M2. Двигатели M1 и M2 могут соединяться с системой 21 жидкостного охлаждения.

[38] На Фиг.3 показан вариант осуществления оборудования 16 привода, где электродвигатель M выполнен с возможностью привода гидравлического насоса 30, и вырабатываемая гидравлическая мощность приводит в действие гидравлический двигатель 31, соединенный с редуктором 17. Таким образом, создается трансмиссия гидропривода. Электродвигатель M, включенный в состав оборудования привода, может охлаждаться с помощью системы 21 жидкостного охлаждения и, кроме того, его можно регулировать с помощью устройства S управления способом, аналогичным варианту осуществления, показанному на Фиг.2. Структура и принципы управления системы 21 жидкостного охлаждения могут также соответствовать показанным на Фиг.2. На Фиг.3 показаны выделением прерывистыми линиями гидравлические двигатели H1 в ступицах колес, альтернативные гидравлическому двигателю 31 и редуктору, и гидравлический двигатель H2, приводящий во вращение вал 24.

[39] На Фиг.4 показано устройство, содержащее теплообменник 32, расположенный между системой 21 жидкостного охлаждения и гидравлической системой 13 бурения, и обеспечивающий передачу тепла между системами. Тепловую нагрузку между двумя различными жидкостными системами можно, таким образом, уравновешивать. Гидравлическая система 13 бурения может содержать двигатель 33, насос 34, каналы 35, емкость 36 и средство 37 управления для направления рабочей жидкости гидросистемы к исполнительным механизмам 15 манипулятора 3a, подающему механизму 7 и к бурильной машине 6, которые соединены с системой. Рабочая жидкость гидросистемы может циркулировать в гидравлической системе бурения во время работы привода при перемещении установки, при этом тепло может передаваться в гидравлическую систему.

[40] На Фиг.4 показан канал 38, из которого промывочная текучая среда может подаваться в буровую установку, когда буровая установка перемещается к площадке Р бурения. С помощью промывочной текучей среды буровой шлам вымывается из бурящегося ствола скважины. Промывочная текучая среда обычно является водой и имеет низкую температуру. С помощью данной системы 39 промывочной текучей среды возможно охлаждение системы 21 жидкостного охлаждения на площадке Р бурения. Между системами 21 и 39 текучей среды может находиться теплообменник или тепловой насос для передачи тепла. На фигуре дополнительно со значительным упрощением показан вариант осуществления, где система 21 охлаждения соединена с помощью соединения 46 с гидравлической системой 13, при этом возможно использование рабочей жидкости гидросистемы в качестве охлаждающей жидкости.

[41] На Фиг.4 также показано, что мониторинг температуры электрических компонентов K оборудования 16 привода можно осуществлять с помощью температурных датчиков L, данные от которых можно передавать на блок С управления для управления системой 21 охлаждения.

[42] На Фиг.5 показано управление системой 21 жидкостного охлаждения. Температурные данные могут передаваться в блок С управления с температурного датчика L в соединении с компонентами, мониторинг которых осуществляют, и с температурного датчика L2 мониторинга температуры окружающей среды. Дополнительно возможен в процессе управления учет блоком С управления данных 41, таких как профиль 42 пути переезда и продолжительность переезда транспортного механизма 43 между площадками Р бурения. Блок С управления может дополнительно учитывать один или несколько элементов 44 данных и, естественно, команды ручного управления со стороны оператора. Данные элементы 44 могут содержать данные, на основе которых блок С управления может прогнозировать тепло, вырабатываемое в компоненте K, когда заданный электроток подается на него. Согласно этим данным и алгоритму управления, созданному для блока С управления, блок С управления управляет работой насоса 28 системы 21 охлаждения, средствами 27 управления или воздействует на охлаждение некоторым другим способом. Кроме того, если охлаждение компонента K не снижает температуру в достаточной степени, блок С управления может ограничивать электрический ток, пропускаемый через компонент K, с помощью контроллера 45.

[43] На Фиг.6 показана блок-схема этапов и принципов управления, описанных в данной заявке. Согласно схеме, система жидкостного охлаждения, ее охлаждающая жидкость и компонент, соединенный с системой, могут предварительно охлаждаться до приведения в действие транспортного механизма, при этом, возможно, подготовиться заранее к последующей тепловой нагрузке на оборудование привода. Как показано на схеме, можно осуществлять мониторинг тепловой нагрузки на компоненты во время работы привода при переезде либо с помощью измерения или с помощью прогнозирования, например, с учетом условий и электротока питания компонента. Потребность охлаждения критических компонентов оборудования привода может быть приоритетной по сравнению с менее значимыми компонентами. При определении потребности охлаждения продолжительности и качественных показателей следующих показателей работы привода можно также учитывать. Например, если путь перемещения включает в себя много участков, проходящих под уклон, охлаждение тормозных резисторов может быть заранее усилено. Мощность системы охлаждения можно увеличить временно с помощью отключения охлаждения не критических компонентов либо частично или полностью. Если температуру компонента нельзя регулировать с помощью охлаждения, электрическая энергия, подаваемая на него, должна быть ограничена до восстановления контроля над ситуацией.

[44] Хотя оборудование привода буровой установки работает без двигателя внутреннего сгорания, транспортное средство буровой установки может иметь резервную силовую установку, которая может содержать двигатель внутреннего сгорания. Данный двигатель внутреннего сгорания приводит в действие генератор, вырабатывающий электроэнергию. Вместе с тем, резервная силовая установка не включена в состав оборудования привода и предназначена только для использования в особых ситуациях, например, когда аккумуляторная батарея села или повреждена.

[45] В некоторых случаях признаки, раскрытые в данной заявке, можно использовать, вне зависимости от других признаков. С другой стороны, признаки, раскрытые в данной заявке, можно, если требуется, объединять для образования различных комбинаций.

[46] Чертежи и соответствующие описания предназначены только для иллюстрации идеи изобретения. Детали изобретения могут изменяться в объеме формулы изобретения.

Группа изобретений относится области бурения. Буровая установка, используемая для бурения на площадках бурения и перемещаемая между площадками бурения, содержит подвижное транспортное средство, оборудование привода без двигателя внутреннего сгорания для выполнения перемещения буровой установки, содержащее по меньшей мере один электродвигатель и по меньшей мере одно электрическое устройство управления для приведения в действие транспортного механизма, по меньшей мере один аккумулятор энергии, сохраняющий по меньшей мере электроэнергию, требуемую для транспортного механизма буровой установки, по меньшей мере один манипулятор, подвижный относительно транспортного средства, по меньшей мере одну бурильную машину, установленную на по меньшей мере одном манипуляторе, и по меньшей мере один блок управления, по меньшей мере одну систему жидкостного охлаждения, соединенную с по меньшей мере одним электрическим компонентом, влияющим на перемещение буровой установки, блок управления способен регулировать охлаждение электрического компонента, соединенного с системой жидкостного охлаждения, которая предварительно охлаждается перед следующим перемещением транспортного механизма. Обеспечивается предварительная подготовка к следующему повышению температуры при перемещении установки. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Буровая установка, используемая для бурения на площадках (Р) бурения и перемещаемая между площадками (Р) бурения, содержащая подвижное транспортное средство (2), оборудование (16) привода без двигателя внутреннего сгорания для выполнения перемещения буровой установки (1), содержащее, по меньшей мере, один электродвигатель (М) и, по меньшей мере, одно электрическое устройство (S) управления для приведения в действие транспортного механизма (43), по меньшей мере, один аккумулятор энергии (В), сохраняющий, по меньшей мере, электроэнергию, требуемую для транспортного механизма (43) буровой установки, по меньшей мере, один манипулятор (3а, 3b), подвижный относительно транспортного средства (2), по меньшей мере, одну бурильную машину (6), установленную на, по меньшей мере, одном манипуляторе (3а, 3b), и, по меньшей мере, один блок (С) управления, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, одну систему (21) жидкостного охлаждения, соединенную с, по меньшей мере, одним электрическим компонентом (К), влияющим на перемещение буровой установки, блок (С) управления способен регулировать охлаждение электрического компонента (К), соединенного с системой (21) жидкостного охлаждения, которая предварительно охлаждается перед следующим перемещением транспортного механизма (43).

2. Буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, один температурный датчик (L) для мониторинга, по меньшей мере, одного электрического компонента (К) оборудования (16) привода, и блок (С) управления способен регулировать охлаждение электрического компонента (К), соединенного с системой (21) жидкостного охлаждения, на основе измерения температуры.

3. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что блок (С) управления содержит алгоритм управления, прогнозируется последующее увеличение температуры в, по меньшей мере, одном электрическом компоненте (К) оборудования (16) привода и заранее увеличивается мощность охлаждения.

4. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что блок (С) управления содержит алгоритм управления, согласно которому увеличивается мощность охлаждения, по меньшей мере, одного электрического компонента (К), вызывающего перемещение транспортного механизма буровой установки с учетом, по меньшей мере, одного из следующих критериев: электрическая мощность, подаваемая на электрический компонент (К), температура окружающего пространства, планируемая продолжительность следующего перемещения транспортного механизма буровой установки.

5. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что оборудование (16) привода содержит, по меньшей мере, один преобразователь частоты для управления электродвигателем (М), и электродвигатель (М), и преобразователь частоты соединены с системой (21) жидкостного охлаждения.

6. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что электродвигатель (М) служит приводным двигателем, имеется соединение в виде жесткой механической силовой трансмиссии между приводным электродвигателем (М) и, по меньшей мере, одним ведущим колесом (19), приводной электродвигатель (М) способен служить генератором при торможении во время перемещения буровой установки, подающим электроэнергию в электрическую систему буровой установки (1), которая снабжена, по меньшей мере, одним электрическим тормозным резистором (20) для преобразования избыточной электроэнергии, полученной во время торможения, в тепло, и тормозной резистор (20) соединен с системой (21) жидкостного охлаждения.

7. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что аккумулятор (В) энергии соединен с системой (21) жидкостного охлаждения.

8. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что оборудование (16) привода содержит множество электрических компонентов (К), воздействующих на работу привода при перемещении буровой установки, каждый из данных компонентов (К) снабжен своим собственным контуром (26a-26d) охлаждения, составляющим часть системы (21) жидкостного охлаждения, каждый контур (26) охлаждения снабжен, по меньшей мере, одним средством (27a-27d) управления для регулирования расхода жидкости, и блок (С) управления способен управлять средством (27) регулирования для воздействия на охлаждение компонента (К), соединенного с контуром (26) охлаждения.

9. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что блок (С) управления содержит, по меньшей мере, один алгоритм управления, согласно которому блок (С) управления способен поддерживать температуру электрического компонента (К), воздействующего на перемещение буровой установки, меньше заданной максимальной температуры, блок (С) управления способен управлять охлаждением компонента (К) на первом этапе управления в ответ на повышение температуры компонента, и ограничивать на втором этапе управления электрический ток, проходящий через компонент (К), в ответ на недостаточную эффективность первого этапа регулирования.

10. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что данные перемещения установки введены в блок (С) управления, и блок (С) управления содержит алгоритм управления, согласно которому блок (С) управления способен увеличивать охлаждение, по меньшей мере, одного электрического компонента (К), влияющего на перемещение установки перед началом перемещения и с учетом прогнозируемой последующей нагрузки, вызванной перемещением установки на компонент (К).

11. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, одну гидравлическую систему (13), и система (21) жидкостного охлаждения содержит, по меньшей мере, один теплообменник (32) для передачи тепла между системой (21) жидкостного охлаждения и гидравлической системой (13).

12. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, одну гидравлическую систему (13), система (21) жидкостного охлаждения содержит, по меньшей мере, один теплообменник (32) для передачи тепла между системой (21) жидкостного охлаждения и гидравлической системой (13), и теплообменник (32) является тепловым насосом.

13. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, одну гидравлическую систему (13), и рабочая жидкость гидравлической системы (13) циркулирует в системе (21) жидкостного охлаждения для охлаждения, по меньшей мере, одного электрического компонента (К).

14. Буровая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит гидравлическую систему (13), соединенную с, по меньшей мере, одной бурильной машиной (6), по меньшей мере, один исполнительный механизм (15) для перемещения бурового манипулятора (3а).

15. Способ регулирования температуры трансмиссии привода буровой установки, содержащий следующие стадии:
мониторинг температуры, по меньшей мере, одного электрического компонента (К), включенного в оборудование (16) привода, при перемещении транспортного механизма (43) буровой установки (1); и
поддержание температуры электрического компонента (К), мониторинг которой осуществляется менее заданной максимальной температуры;
отличающийся тем, что содержит следующие стадии:
охлаждение электрического компонента (К), мониторинг температуры которого осуществляют, с помощью системы (21) жидкостного охлаждения; и
предварительное охлаждение системы (21) жидкостного охлаждения перед началом перемещения транспортного механизма (43) буровой установки и, таким образом, подготовка заранее к последующему повышению температуры при перемещении транспортного механизма (43) буровой установки.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что содержит охлаждение, по меньшей мере, одного из следующих электрических компонентов (К), включенных в оборудование (16) привода и воздействующих на перемещение транспортного механизма (43) буровой установки: приводной двигатель (М), преобразователь (S) частоты приводного двигателя, тормозной резистор (20), аккумулятор (В) энергии.

17. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что содержит соединение множества компонентов (К), включенных в оборудование (16) привода, с одной общей системой (21) жидкостного охлаждения с использованием индивидуальных контуров (26а-26d) охлаждения компонентов, и регулирование расхода охлаждающей жидкости в каждом контуре (26) охлаждения отдельно с использованием средства (27) регулирования.

18. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что содержит измерение температуры, по меньшей мере, одного электрического компонента (К), включенного в оборудование (16) привода, с помощью, по меньшей мере, одного температурного датчика (L).

19. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что содержит определение в блоке (С) управления потребности охлаждения, по меньшей мере, одного электрического компонента (К), воздействующего на перемещение транспортного механизма (43) буровой установки, с учетом, по меньшей мере, одного из следующих критериев: электроэнергии, подаваемой на компонент (К), температуры окружающего пространства, планируемой продолжительности следующей работы транспортного механизма (43) при перемещении буровой установки; и регулирование охлаждения на основе данной прогнозируемой потребности охлаждения.

20. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что содержит измерение температуры, по меньшей мере, одного электрического компонента (К), включенного в оборудование (16) привода, с помощью, по меньшей мере, одного температурного датчика (L), и ограничение электрического тока, подаваемого на компонент (К), мониторинг которого осуществляют в ответ на данные датчика, согласно которым температура компонента (К) будет увеличиваться, несмотря на охлаждение.

21. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что содержит предварительное охлаждение жидкости системы жидкостного охлаждения.

22. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что содержит предварительное охлаждение, по меньшей мере, одного электрического компонента (К) оборудования (16) привода до начала перемещения транспортного механизма (43) буровой установки и, таким образом, предварительную подготовку к повышению температуры компонента при перемещении буровой установки.

23. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что содержит предварительное охлаждение системы (21) жидкостного охлаждения во время бурения.

24. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что содержит предварительное охлаждение системы (21) жидкостного охлаждения с помощью промывочной текучей среды, используемой в бурении.

25. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что содержит предварительное рассмотрение для регулирования охлаждения профиля перемещения установки и расстояния ее следующего перемещения получающейся в результате нагрузки на электрические компоненты (К) оборудования (16) привода.

26. Система жидкостного охлаждения буровой установки с электроприводом, отличающаяся тем, что в качестве компонента для охлаждения содержит, по меньшей мере, один электрический компонент (К), включенный в оборудование (16) привода и воздействующий на перемещение транспортного механизма (43) буровой установки, соединенный с системой (21) жидкостного охлаждения, и система (21) жидкостного охлаждения содержит средство для предварительного охлаждения перед перемещением транспортного механизма (43) буровой установки.

27. Система по п.26, отличающаяся тем, что система (21) жидкостного охлаждения содержит, по меньшей мере, один температурный датчик (L) для мониторинга температуры, по меньшей мере, одного электрического компонента (К), включенного в оборудование (16) привода, и, по меньшей мере, один блок (С) управления, включающий в себя, по меньшей мере, один алгоритм управления для регулирования охлаждения электрического компонента (К), мониторинг которого осуществляется, на основе данных температурного датчика.