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石油鉆機驅(qū)動國產(chǎn)化 英威騰先行 ——英威騰Goodrive800工程傳動變頻器在ZJ70DB電動鉆機上的應(yīng)用

2021/9/14 9:38:35

未來趨勢:國產(chǎn)化

石油鉆機是用于石油天然氣鉆井的專業(yè)機械,是由多臺設(shè)備組成的一套聯(lián)合機組。鉆機類型按鉆井方法、鉆井深度、地域環(huán)境、移動方式、驅(qū)動傳動形式有多種分類,本文主要以ZJ70DB電動鉆機為例介紹。

電驅(qū)動鉆機主要由動力系統(tǒng)、電傳動系統(tǒng)、起升系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、液氣控制系統(tǒng)、供油供水系統(tǒng)、鉆井參數(shù)檢測處理及傳輸系統(tǒng)、井口工具及輔助設(shè)施等系統(tǒng)組成。

雖然,目前在石油鉆機驅(qū)動市場,是以進口品牌為主,國內(nèi)品牌應(yīng)用屈指可數(shù),但是,隨著國內(nèi)外局勢的變化、采油成本的考慮以及國內(nèi)變頻技術(shù)的發(fā)展,石油鉆機驅(qū)動國產(chǎn)化將逐漸成為趨勢。

英威騰:在ZJ70DB鉆機成功應(yīng)用

中石油西部鉆探ZJ70DB鉆機

ZJ70DB鉆機的絞車、泥漿泵和轉(zhuǎn)盤均為交流變頻電機獨立驅(qū)動,9臺VFD變頻柜驅(qū)動9臺交流電機。

1)主傳動電壓為600V,供電系統(tǒng)為10KV/0.6KV 主傳動使用,10KV/0.4KV 輔助設(shè)備使用

2)主傳動部分由3組*2,6臺600KW/600V泥漿泵,1臺800KW/600V轉(zhuǎn)盤,2臺600KW/600V絞車組成;轉(zhuǎn)盤為單電機驅(qū)動;絞車為雙電機驅(qū)動,可分開單電機使用;泥漿泵雙電機驅(qū)動,不可單機使用。

3)整個驅(qū)動系統(tǒng)使用GD800工程型變頻系列產(chǎn)品,采用二極管整流,共直流母線方案。

4)控制采用Profinet通訊控制。

英威騰主傳動系統(tǒng)總體方案

1、主傳動主回路框圖

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圖1  主回路系統(tǒng)框圖

2、系統(tǒng)方案控制回路圖

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控制說明:

1)單元與控制盒之間采用光纖通訊,兩臺逆變柜之間主從也采用光纖通訊,傳輸速率高,每組泥漿泵、絞車A/B之間均采用主從方式控制。

2)逆變器與上位PLC之間采用當(dāng)前主流通訊方式ProfiNet通訊;英威騰PN通訊具備一網(wǎng)通功能,可在同一網(wǎng)段,任意有網(wǎng)口的位置,只需一根網(wǎng)線可通過英威騰上位軟件連接到任意一臺變頻器,進行調(diào)試及監(jiān)控;

方案特點:

  • 優(yōu)異的電機控制算法,從而降低電機噪聲、溫升,延長電機壽命;
  • 優(yōu)異的驅(qū)動性能,多機功率平衡同步運行;
  • 超強電網(wǎng)適應(yīng)能力,應(yīng)對網(wǎng)電及發(fā)電機供電模式;
  • 優(yōu)異零速懸停功能,提升設(shè)備可靠性,避免設(shè)備有驅(qū)動器之間邏輯問題造成“溜鉤”;
  • 柔性扭矩控制,從驅(qū)動器端解決鉆桿扭矩限幅釋放,響應(yīng)更快,安全等級更高;
  • 模塊化設(shè)計,緊湊化設(shè)計,有效減小空間體積;
  • 超高可靠性,功率單元模塊化,互為冗余備用。

實測波形

主從控制 — 泥漿泵,負荷分配均勻,出力大小一致。

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主從控制 ——絞車,負荷分配不受速度影響,恒功率弱磁控制A、B絞車轉(zhuǎn)矩同步保持一致。

4

主從轉(zhuǎn)矩——絞車,轉(zhuǎn)矩不隨速度變化,控制穩(wěn)定,絞車運行平穩(wěn),機械磨損小。

5

零速懸停——絞車,速度切換過程轉(zhuǎn)矩控制平穩(wěn),零速懸停,保障鉆機安全。

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項目現(xiàn)場

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未來:英威騰不斷發(fā)力石油行業(yè)

英威騰繼2017年采用中壓GD3000系列三電平技術(shù)變頻器與國內(nèi)合作伙伴成功完成俄羅斯國家石油項目11套DB40低溫鉆機設(shè)備以來,英威騰人不斷鉆研鉆機應(yīng)用工藝,豐富產(chǎn)品系列以滿足鉆機行業(yè)不同應(yīng)用需求,俄油項目標志著以“英威騰”為代表的國產(chǎn)變頻器首次真正意義進入了電動鉆機主傳動應(yīng)用領(lǐng)域,打破了進口品牌的壟斷,也體現(xiàn)了國內(nèi)變頻技術(shù)的進步;

隨后,英威騰又率先在國內(nèi)“油改電”市場實現(xiàn)行業(yè)技術(shù)突破,以GD5000高壓系列變頻器、英威騰GD800工程型系列低壓變頻器在國內(nèi) “油改電”市場實現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。英威騰GD800工程型系列低壓變頻器2019年在國內(nèi)70DB電動鉆機的成功應(yīng)用,再一次印證了英威騰變頻器技術(shù)成熟,產(chǎn)品可靠,具備高端領(lǐng)域應(yīng)用實力。并且,英威騰具有齊全的高、中、低壓產(chǎn)品線,結(jié)合在石油行業(yè)多年不同需求的應(yīng)用經(jīng)驗積累,已具備提供完整解決方案能力,未來將繼續(xù)緊隨石油鉆機行業(yè)的技術(shù)發(fā)展而努力。

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