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国产大功率变频器在石油钻机上的应用

www.cechina.cn2009.09.25阅读 16718

        1 引言
        油田钻机是油井生产的最主要的设备之一,它的正常运转和工作效率直接关系到油井的经济建设和成井率 。 由于其钻井工艺的特殊性CONTROL ENGINEERING China版权所有,对钻机电控设备要求特别苛刻,特别在变频器选用上非常谨慎,长期以来一直是国外产品的天下。由于国外变频器存在价格昂贵,调试周期长控制工程网版权所有,维修周期长的特点,油田上因变频器故障得不到及时维修 , 造成质量事故的现象时有发生。在这种形式下,我公司针对钻机的特殊工况控制工程网版权所有,自主研发了可替代进口机的钻机国产专用变频器。该变频器体积小,重量轻,便于安装、调试 、 维护 , 效率高CONTROL ENGINEERING China版权所有,性能稳定。
        变频驱动钻机较传统钻机有以下优点:节能,操作简单,无级调速,控制精度高,工作效率高。变频技术在油田钻机上的开发应用,不仅提高了钻机的水平控制工程网版权所有,改善了钻机的操作性能,更重要的是加强了钻机的作业能力,提高了钻井效率和质

量。
        2 原油田钻机系统存在的问题
        大庆市石油管理局井下钻井公司原有一套可打 3000m 深度的钻井设备。该设备控制系统主要包括三大部分:动力系统(由 2 × 500KW 柴油发电机组构成, 2 台机组并网于 3 相, 380V/50Hz 交流母线);泥浆循环系统;钻井传动系统(包括 1 套 500KW 电机转盘和绞车驱动系统、 4 台 45KW 液压泵等)。现场设备图如下图 1 示。针对原控制系统存在工作效率低,操作复杂等诸多问题,我们配合大庆市石油管理局井下钻井公司对该油田钻机进行了变频改造。具体来说该控制系统存在以下问题:
        ( 1 ) 司钻工只有通过不断更换五个档位,才能调节转盘转速和钻进压力,进而改变钻进速度,工作效率低。
        ( 2) 每次 换档时 , 电动机要反复启停几次 ,在起动过程中会产生过大的启动电流, 对电网和其他设备造成冲击 ,常因 电动机启动电流大而引起发电机组电压下降,其他设备无法正常工作。
        ( 3 ) 低速提升时 , 只有更换低档位才能达到低速控制要求 ,而 电动机在钻井过程中处于工频运行状态,浪费了大量的电能。

现场设备图

现场设备图


        图 1 现场设备图

        3 技术改造方案 
        钻井传动系统是油田钻机系统中必备的组成部分,一旦传动系统不能运行,不但影响生产,造成巨大的经济损失(如卡钻),还有可能威胁到现场生产人员的人身安全(如井喷),所以对传动系统要求具有极高的可靠性 。 我公司是国内最早研制变频器的公司之一,具有低压大功率变频器多年成功运行的生产经验,且性价比高。根据 “经济、高效、可靠”的原则, 大庆市石油管理局井下钻井公司选择了我公司生产的风光牌 JD - BP32 - 500Z ( 500KW/380V )钻机专用 变频器,该 钻机专用 变频器配备了工业控制计算机作为上一级监控系统,液晶触摸操作,可对各种运行数据进行监控,具备完善的保护功能和定位监控系统,自动化程度高。
        3 . 1 钻机专用 变频器系统组成框图
        该系统组成框图如图 2 示。

钻机专用 变频器系统组成框图


        图 2钻机专用 变频器系统组成框图


        K 万能断路器
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