石油钻机的变频改造技术分析

        引言：随着现代电力电子技术及微电子技术的飞速发展，变频器作为一种现代工业革命的产物，已越来越多地应用到工业生产的各个领域。从低压到高压控制工程网版权所有，从普通到特殊，变频器在调速和节能等方面都发挥着无可替代的作用，并正在逐步地向纵深拓展。现在我们应大庆油田石油管理局井下作业分公司的要求，对其钻井设备—石油钻机又进行了变频改造，并收到了较好的效果。
        一、石油钻机的系统简介
        石油钻机是油田生产的关键设备之一www.cechina.cn，随着生产效率的不断提高，对钻井系统的要求也越来越高。钻井过程中钻杆需要频繁的提放，由于钻具重，要求提放要稳，到位准确，这是对钻机控制系统的总体要求。
        现场的动力系统是有两台 500KW 的发电机组并网发电，供一台钻机及其他几台 37KW 的电机使用，用来驱动钻井用钻盘和提放钻杆及起放井架的绞车。打井深度为 3000m （称 30 钻机）。所配置的电机，型号为 Y423-6-500BPR ，其主要参数如下表：

        其工作过程为变频电机通过变速箱和转盘同滚筒相连接，来驱动转盘和绞车，采用气动离合器，以保证可靠性和安全性。且绞车刹车系统为盘式刹车，减少了原系统带来的不稳定性。并且整套系统配有紧急制动刹车，紧急情况下使用增强了安全性和可靠性。
        二、变频器的配置情况
        根据现场的特殊情况，我们选用了本公司生产的 JD-BP32-500 型 500KW/380V 的变频器。
        其基本的参数为：
        输入：三相， 380V ， 50HZ
        输出：三相， 0-380V ， 0-50HZ
        频率范围： 0-50HZ
        最高频率： 33.5—50HZ 任意设定
        基本频率： 0—33.5HZ 之间任意设定
        启动频率 : 0—5HZ
        转矩提升：根据负载转矩调整到最佳
        根据现场的特殊要求，经常用在低频 2—5HZ ，并且提升量大，所以变频器在额定频率 0—33.5HZ 采用恒转矩输出， 33.5HZ 以上采用恒功率输出。为适应大功率输出，以及负载根据地质情况的频繁波动，并且电流变化大，而且有频繁的周期性波动，以及现场安装空间的限制，使变频器体积尽量的小。我们采用两单元并联输出控制工程网版权所有，每个单元四个功率模块直接并联的特殊结构，模块并联中产生的均流问题，我们采用均流电抗和强制均流两种方式，使每个模块都能正常工作。由于变频器输出电流大（接近 2KA ），为防止强电流磁场造成的干扰，传输信号采用光纤通讯，并且控制电路也增加相应的抗干扰措施，从而增加了变频器工作的安全性，收到了较好的效果。
        由于在工作过程中负载波动频繁，电流变化大，电机有时处于发电状态控制工程网版权所有，为处理好这部分能量，保证变频器的安全www.cechina.cn，增加了能耗制动单元。这类负载周期性变化大，我们采用较大余量的功率器件，主电路采用电流传感器取样及 IGBT 结压降保护和负载过流保护三级措施，来确保变频器及电机能够长期的无故障运行。其主回路电路如图示：

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