一种野外作业用防凝露电控房、控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及石油天然气工业钻井技术领域，具体涉及一种野外作业用防凝露电控房、控制系统和控制方法。

背景技术

随着油气田开发装备电动化趋势的深入，野外应用的电控设备大大增加，其中风冷电控设备在应用过程中易发凝露现象凝露会引发电气连接短路，设备绝缘降低等问题。特别是在夜间设备待机的情况下，设备功耗低，发热量少，内外空气循环容易使电控设备温度低于环境露点温度。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种野外作业用防凝露电控房、控制系统和控制方法解决了电控房易凝露的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种野外作业用防凝露电控房，包括：集装箱房体、百叶窗、功率单元、散热风机和加热器；

所述百叶窗固定于集装箱房体内一侧墙面上；所述散热风机固定于与百叶窗所在墙面相对的集装箱房体内另一侧墙面上；所述加热器固定于集装箱房体中的橇装内；所述功率单元固定于集装箱房体内部，其内部的功率单元风机与散热风机位于同一侧。

一种野外作业用防凝露电控房，包括：集装箱房体、百叶窗、功率单元、散热风机和加热器；

所述百叶窗固定于集装箱房体内一侧墙面上；所述加热器固定于集装箱房体中的橇装内；所述散热风机位于功率单元的顶部，并靠近百叶窗所在墙面相对的集装箱房体内的另一侧墙面；所述功率单元固定于集装箱房体内部，其内部的功率单元风机与散热风机位于同一侧。

上述方案的有益效果为：通过将百叶窗设置在一侧墙体上，将散热风机设置于另一侧相对墙体上，将功率单元设置在中间，使得百叶窗在导入空气后，可通过功率单元风机和散热风机将空气进行传导，实现空气对流，快速降温。

一种野外作业用防凝露电控房，包括：集装箱房体、百叶窗、功率单元、散热风机和加热器；

所述百叶窗固定于集装箱房体的墙面底部；所述功率单元固定于集装箱房体内部，其内部的功率单元风机与散热风机位于同一侧；所述散热风机分布固定于百叶窗所在的集装箱房体的两侧墙面上。

进一步地，所述集装箱房体包括：橇装区、百叶窗区、第一功率单元区和第二功率单元区；

所述百叶窗区位于集装箱房体的底部，并位于橇装区上；所述第一功率单元区和第二功率单元区均位于百叶窗区上；所述第一功率单元区和第二功率单元区间设置隔断；所述百叶窗的数量为2，且均位于百叶窗区内；

所述散热风机的数量为4，其中2个散热风机位于第一功率单元区内，另外2个散热风机位于第二功率单元区内；

1扇百叶窗和第一功率单元区内的2个散热风机均设置于集装箱房体内的一侧墙面上，另1扇百叶窗和第二功率单元区内的2个散热风机均设置于集装箱房体内的另一相对墙面上；

所述功率单元为2列，其中一列功率单元位于第一功率单元区内，该列功率单元的功率单元风机与第一功率单元区内的散热风机位于同一侧；另一列功率单元位于第二功率单元区内，该列功率单元的功率单元风机与第二功率单元区内的散热风机位于同一侧。

上述方案的有益效果为：将集装箱房体划分为了两部分，通过百叶窗区导入空气，再通过第一功率单元区和第二功率单元区分别对空气进行传导，再通过各方的散热风机将空气导出，形成了两路独立的空气对流区。

一种野外作业用防凝露电控房，包括：集装箱房体、百叶窗、功率单元、散热风机和加热器；

所述百叶窗固定于集装箱房体的墙面底部；所述功率单元固定于集装箱房体内部，其内部的功率单元风机与散热风机位于同一侧；所述散热风机分布固定于功率单元上方的集装箱房体内。

进一步地，所述集装箱房体包括：橇装区、百叶窗区、第一功率单元区、第二功率单元区、第一散热风机区和第二散热风机区；

所述百叶窗区位于集装箱房体的底部，并位于橇装区上；所述第一功率单元区和第二功率单元区均位于百叶窗区上；所述第一散热风机区位于第一功率单元区上；所述第二散热风机区位于第二功率单元区上；所述第一功率单元区和第二功率单元区间设置隔断；

所述百叶窗的数量为2，且均位于百叶窗区内，其中1扇百叶窗固定于集装箱房体内的一侧墙面上，另1扇百叶窗固定于集装箱房体内的另一侧相对墙面上；

所述散热风机的数量为2，其中1个散热风机位于第一散热风机区内，另1个散热风机位于第二散热风机区内；

所述两个散热风机均远离第一功率单元区和第二功率单元区间的隔断，并分别靠近集装箱房体的墙面；

所述功率单元为2列；其中一列功率单元位于第一功率单元区内，该列功率单元的功率单元风机与第一散热风机区内的散热风机位于同一侧，另一列功率单元位于第二功率单元区内，该列功率单元的功率单元风机与第二散热风机区内的散热风机位于同一侧。

一种野外作业用防凝露电控房的控制系统，包括：电源模块、控制单元、室内温湿度传感器和接近开关；

所述控制单元分别与室内温湿度传感器、接近开关、功率单元、百叶窗、散热风机和加热器通信连接；

所述电源模块的供电端分别与控制单元、室内温湿度传感器和接近开关电连接；所述室内温湿度传感器固定于集装箱房体内；所述接近开关与百叶窗接触。

一种野外作业用防凝露电控房的控制方法，包括以下步骤：

S1、采集功率单元的运行状态、功率单元内驱动模组温度、集装箱房体内的温湿度和百叶窗状态；

S2、根据功率单元的运行状态，判断功率单元是否运行，若是，则跳转至步骤S3，若否，则跳转至步骤S8；

S3、判断驱动模组温度是否大于30℃，若是，则跳转至步骤S4，若否，则跳转至步骤S5；

S4、根据百叶窗状态，判断百叶窗是否开启，若是，则启动散热风机和功率单元风机，完成对电控房的控制，若否，则打开百叶窗，并启动散热风机和功率单元风机，完成对电控房的控制；

S5、判断驱动模组温度是否在10℃至30℃内，若是，则跳转至步骤S6，若否，则驱动模组温度在10℃下，并跳转至步骤S7；

S6、根据百叶窗状态，判断百叶窗是否开启，若是，则关闭散热风机和功率单元风机，完成对电控房的控制，若否，则打开百叶窗，并关闭散热风机和功率单元风机，完成对电控房的控制；

S7、根据百叶窗状态，判断百叶窗是否开启，若是，则关闭百叶窗、散热风机和功率单元风机，并启动加热器，完成对电控房的控制，若否，则启动加热器，并关闭散热风机和功率单元风机，完成对电控房的控制；

S8、判断集装箱房体内的温度是否小于10℃且集装箱房体内的湿度是否大于70%，若是，则跳转至步骤S9，若否，跳转至步骤S1；

S9、根据百叶窗状态，判断百叶窗是否开启，若是，则关闭百叶窗、散热风机和功率单元风机，并启动加热器，完成对电控房的控制，若否，则启动加热器，并关闭散热风机和功率单元风机，完成对电控房的控制。

综上，本发明的有益效果为：

（1）、功率单元风机与散热风机位于同一侧。通过控制可调节百叶的关闭，将功率单元仓室变为与外部隔绝的封闭空间，防止外空气进入，由此来降低发生凝露的风险。同时，在电控房温度提升到露点温度之上后，可打开百叶窗进行通风散热，保障设备温度不持续升高。

（2）、本发明通过设计一种野外作业用防凝露电控房、控制系统和控制方法，降低了电控房内部功率单元在待机状态与运行状态内部凝露风险，通过控制集装箱房体内外的空气流通与密闭方式的转换，同时设置有加热器，能够保持功率单元物理特性并确保内部设备温度在露点温度之上，有效降低设备凝露风险，提高设备持续运行的可靠性。

附图说明

图1为实施例1的电控房的示意图；

图2为实施例2的电控房的示意图；

图3为实施例3的电控房的示意图；

图4为实施例4的电控房的示意图；

图5为控制系统的示意图；

图6为电源模块的示意图；

图7为控制方法的流程图；

其中，1、集装箱房体；2、百叶窗；3、功率单元；4、散热风机；5、加热器；6、橇装区；7、百叶窗区；8、第一功率单元区；9、第二功率单元区；10、第一散热风机区；11、第二散热风机区。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1：如图1所示，一种野外作业用防凝露电控房，包括：集装箱房体1、百叶窗2、功率单元3、散热风机4和加热器5；

所述百叶窗2固定于集装箱房体1内一侧墙面上；所述散热风机4固定于与百叶窗2所在墙面相对的集装箱房体1内另一侧墙面上；所述加热器5固定于集装箱房体1中的橇装内；所述功率单元3固定于集装箱房体1内部，其内部的功率单元风机与散热风机4位于同一侧。散热风机4上方有格栅板覆盖并有足够的孔洞与集装箱房体1相连接。

实施例2：如图2所示，一种野外作业用防凝露电控房，包括：集装箱房体1、百叶窗2、功率单元3、散热风机4和加热器5；

所述百叶窗2固定于集装箱房体1内一侧墙面上；所述加热器5固定于集装箱房体1中的橇装内；所述散热风机4位于功率单元3的顶部，并靠近百叶窗2所在墙面相对的集装箱房体1内的另一侧墙面；所述功率单元3固定于集装箱房体1内部，其内部的功率单元风机与散热风机4位于同一侧。散热风机4上方有格栅板覆盖并有足够的孔洞与集装箱房体1相连接。

实施例3：如图3所示，一种野外作业用防凝露电控房，包括：集装箱房体1、百叶窗2、功率单元3、散热风机4和加热器5；

所述百叶窗2固定于集装箱房体1的墙面底部；所述功率单元3固定于集装箱房体1内部，其内部的功率单元风机与散热风机4位于同一侧；所述散热风机4分布固定于百叶窗2所在的集装箱房体1的两侧墙面上。散热风机4上方有格栅板覆盖并有足够的孔洞与集装箱房体1相连接。

所述集装箱房体1包括：橇装区6、百叶窗区7、第一功率单元区8和第二功率单元区9；

所述百叶窗区7位于集装箱房体1的底部，并位于橇装区6上；所述第一功率单元区8和第二功率单元区9均位于百叶窗区7上；所述第一功率单元区8和第二功率单元区9间设置隔断；所述百叶窗2的数量为2，且均位于百叶窗区7内；

所述散热风机4的数量为4，其中2个散热风机4位于第一功率单元区8内，另外2个散热风机4位于第二功率单元区9内；

1扇百叶窗2和第一功率单元区8内的2个散热风机4均设置于集装箱房体1内的一侧墙面上，另1扇百叶窗2和第二功率单元区9内的2个散热风机4均设置于集装箱房体1内的另一相对墙面上；

所述功率单元3为2列，其中一列功率单元3位于第一功率单元区8内，该列功率单元3的功率单元风机与第一功率单元区8内的散热风机4位于同一侧；另一列功率单元3位于第二功率单元区9内，该列功率单元3的功率单元风机与第二功率单元区9内的散热风机4位于同一侧。

实施例4：如图4所示，一种野外作业用防凝露电控房，包括：集装箱房体1、百叶窗2、功率单元3、散热风机4和加热器5；

所述百叶窗2固定于集装箱房体1的墙面底部；所述功率单元3固定于集装箱房体1内部，其内部的功率单元风机与散热风机4位于同一侧；所述散热风机4分布固定于功率单元3上方的集装箱房体1内。散热风机4上方有格栅板覆盖并有足够的孔洞与集装箱房体1相连接。

所述集装箱房体1包括：橇装区6、百叶窗区7、第一功率单元区8、第二功率单元区9、第一散热风机区10和第二散热风机区11；

所述百叶窗区7位于集装箱房体1的底部，并位于橇装区6上；所述第一功率单元区8和第二功率单元区9均位于百叶窗区7上；所述第一散热风机区10位于第一功率单元区8上；所述第二散热风机区11位于第二功率单元区9上；所述第一功率单元区8和第二功率单元区9间设置隔断；

所述百叶窗2的数量为2，且均位于百叶窗区7内，其中1扇百叶窗2固定于集装箱房体1内的一侧墙面上，另1扇百叶窗2固定于集装箱房体1内的另一侧相对墙面上；

所述散热风机4的数量为2，其中1个散热风机4位于第一散热风机区10内，另1个散热风机4位于第二散热风机区11内；

所述两个散热风机4均远离第一功率单元区8和第二功率单元区9间的隔断，并分别靠近集装箱房体1的墙面；

所述功率单元3为2列；其中一列功率单元3位于第一功率单元区8内，该列功率单元3的功率单元风机与第一散热风机区10内的散热风机4位于同一侧，另一列功率单元3位于第二功率单元区9内，该列功率单元3的功率单元风机与第二散热风机区11内的散热风机4位于同一侧。

上述实施例1~实施例4中的百叶窗2内均安装有空气过滤器，百叶窗2可实现百叶开闭角度调节，调节方式可以是电动调节或手动调节。散热风机4可以是轴流风机或离心风机，可以是定速风机或调速风机。加热器5是电加热器，可以是空间加热器或加热电缆。

百叶窗2、散热风机4、加热器5的数量可根据需要进行设置，根据集装箱房体1的大小和功率单元3的功率进行设置。

如图5所示，一种野外作业用防凝露电控房的控制系统，包括：电源模块、控制单元、室内温湿度传感器和接近开关；

所述控制单元分别与室内温湿度传感器、接近开关、功率单元3、百叶窗2、散热风机4和加热器5通信连接；

所述电源模块的供电端分别与控制单元、室内温湿度传感器和接近开关电连接；所述室内温湿度传感器固定于集装箱房体1内；所述接近开关与百叶窗2接触。

室内温湿度传感器用于检测集装箱房体1内的温度与湿度。接近开关用于检测百叶窗2的开闭状态。室内温湿度传感器信号与接近开关开闭信号传输至控制单元，控制单元根据设备运行状态与温湿度实际值，控制散热风机4起停以及加热器5起停。温湿度传感器包括温湿度感应原件与显示面板，显示面板内置信号传输单元将温湿度信号传输至控制单元。接近开关可以是接触式或非接触式。

如图6所示，电源模块包括：变压器T1、电容C1、电容C2、接地电容C3、电容C4、接地电容C5、电容C6、接地电容C7、接地电容C8、接地电容C9、二极管VD1、二极管VD2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、三极管Q1、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、接地电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、接地电阻R7、滑动变阻器RP1、NMOS管M1、电感L1和结型场效应管VT1；

所述变压器T1的原边接入市电，其副边的一端分别与二极管VD2的正极和电容C2的一端连接，其副边的另一端分别与二极管VD1的正极和电容C1的一端连接，其副边抽头接地；所述二极管VD2的负极分别与电容C2的另一端、二极管VD1的负极、电容C1的另一端、接地电容C3、结型场效应管VT1的漏极、电阻R3的一端、二极管D2的正极和NMOS管M1的漏极连接；所述结型场效应管VT1的栅极分别与结型场效应管VT1的源极、三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极连接；所述三极管Q1的基极与滑动变阻器RP1的动端连接，其集电极接地；所述三极管Q2的集电极分别与接地电阻R1和三极管Q3的基极连接，其基极分别与电阻R2的一端和电容C4的一端连接；所述电阻R2的另一端分别与电阻R3的另一端、二极管D1的负极和接地电容C5连接；所述二极管D1的正极接地；所述三极管Q3的发射极接地，其集电极与电阻R4的一端连接；所述NMOS管M1的栅极与电容C4的另一端连接，其源极分别与电容C6的一端、电感L1的一端和二极管D3的负极连接；所述二极管D3的正极接地；所述电容C6的另一端分别与电阻R4的另一端和电阻R5的一端连接；所述电阻R5的另一端与二极管D2的负极连接；所述电感L1的另一端分别与电阻R6的一端、接地电容C7、接地电容C8和接地电容C9连接，并作为电源模块的供电端；所述滑动变阻器RP1的第一不动端与电阻R6的另一端连接，其第二不动端与接地电阻R7连接。

如图7所示，一种野外作业用防凝露电控房的控制方法，包括以下步骤：

S1、采集功率单元3的运行状态、功率单元3内驱动模组温度、集装箱房体1内的温湿度和百叶窗2状态；

S2、根据功率单元3的运行状态，判断功率单元3是否运行，若是，则跳转至步骤S3，若否，则跳转至步骤S8；

S3、判断驱动模组温度是否大于30℃，若是，则跳转至步骤S4，若否，则跳转至步骤S5；

S4、根据百叶窗2状态，判断百叶窗2是否开启，若是，则启动散热风机4和功率单元风机，完成对电控房的控制，若否，则打开百叶窗2，并启动散热风机4和功率单元风机，完成对电控房的控制；

S5、判断驱动模组温度是否在10℃至30℃内，若是，则跳转至步骤S6，若否，则驱动模组温度在10℃下，并跳转至步骤S7；

S6、根据百叶窗2状态，判断百叶窗2是否开启，若是，则关闭散热风机4和功率单元风机，完成对电控房的控制，若否，则打开百叶窗2，并关闭散热风机4和功率单元风机，完成对电控房的控制；

S7、根据百叶窗2状态，判断百叶窗2是否开启，若是，则关闭百叶窗2、散热风机4和功率单元风机，并启动加热器5，完成对电控房的控制，若否，则启动加热器5，并关闭散热风机4和功率单元风机，完成对电控房的控制；

S8、判断集装箱房体1内的温度是否小于10℃且集装箱房体1内的湿度是否大于70%，若是，则跳转至步骤S9，若否，跳转至步骤S1；

S9、根据百叶窗2状态，判断百叶窗2是否开启，若是，则关闭百叶窗2、散热风机4和功率单元风机，并启动加热器5，完成对电控房的控制，若否，则启动加热器5，并关闭散热风机4和功率单元风机，完成对电控房的控制。

本发明通过在集装箱房体1上设置可调节百叶窗2和散热风机4，及在房体内部设置加热器5及温湿度传感器可以降低夜间低温时设备凝露风险，提升电控设备环境耐受能力。具体而言，电控房放置在户外油田井场，夜间电控房停止工作或进入待机状态，常规的功率单元3与外部环境存在空气交换，当电控房温度低于外部环境露点温度时，外部潮湿空气与储能设备接触可能形成凝露破环整个电控房内部电气环境，造成设备故障或寿命降低。本发明中可调节百叶窗2可以打开或关闭外部空气进入集装箱房体1当中，当电控房正常充放电工作时，驱动模组温度低于30℃，功率单元风机不启动运行，则可调节百叶窗2处于关闭状态，散热风机4不启动，电控房与外部不进行空气交换；驱动模组温度高于30℃，功率单元风机启动运行，可调节百叶窗2打开，散热风机4运行，电控房与外部环境进行空气交换，外部空气通过空气过滤器后进入集装箱房体1内部空间，保证了内部环境的清洁，同时内部驱动模组温度高于30℃，凝露风险大大降低。当设备待机下，可调节百叶窗2关闭，检测环境温湿度，当环境温度低于10℃时，开启加热器，直至环境温度达到10℃，在设备待机状态，关闭内外部空气交流，并提升内部环境温度，并保持在一定水平，能过保持电控房温度高于外部露点温度，有效降低待机凝露风险，同时能够保证功率单元3由待机转换为运行时的化学活性，保证设备性能。