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分析石油鉆井中交流變頻電動機及其控制系統的應用

文章出處:技術管理責任編輯:皖南電機查看手機網址
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人氣:-發表時間:2016-08-18 16:10【

皖南電機導讀】:交流變頻電機在是一種先進的電動鉆機,其發展于20世紀90年代。交流變頻電機在現代工業中有著廣泛的應用,特別是在石油鉆井中對其進行應用,有著一般電動機不具有的優點。為了使交流變頻電動機在石油鉆井中發揮出更好的作用,對其進行分析是必要的。

電動機隨著我國對石油能源需求量的增加,石油開采的環境也變得越來越復雜,這增加了石油的開采難度。在石油開采過程中,應用交流變頻電機可以使石油開采變得更加簡單高效,因此需要加強對交流變頻電動機的分析。

1交流變頻電動機交流變頻電動機是一種特殊的變頻電動機,交流變頻電動機在具體應用中與一般變頻電動機相比具有以下特點:

(1)在設計中所使用的絕緣材料采用的為抵抗變頻器諧波突破的特殊材料,提高交變頻電動機的性能。

(2)結構設計和電磁設計與一般變頻電機相比較特殊。

在石油鉆井中應用交流變頻電動機與直流鉆機和機械鉆機相比,在鉆井過程中,對交流變頻調速技術進行合理應用,可以很好的適應石油鉆井在工藝上的具體要求,并且使鉆機的機械結構得到了進簡化,減少了對鉆井機械的保養,使設備的可靠性和安全性得到進一步提高。此外,交流變頻電動機還具有質量輕、體積小、故障少等諸多優點,因此在石油鉆井中需要加強對其的應用,提高石油鉆井的工作效率。

2交流變頻電機控制系統交流變頻電機在石油鉆井中得到了廣泛應用,在應用變頻電機過程中,需要做好控制系統的分析??刂葡到y由發電系統、控制網絡、交流傳統系統等共同組成。

2.1 發電系統ROSS HILL和SLEENS電氣控制兩種系統在具體應用過程中起到的功能都相同;在應用過程中,主要是對發電機中的勵磁電流,柴油機的轉速進行合理控制,通過對兩者的應用可以得到50HZ的穩頻和600V的穩壓,并且可以確保系統在運行過程中電流的穩定,將其作為井場正常運行的穩定電源。在發電機的控制電柜內還設有并網控制電路,對多臺電機并網合閘操作進行合理控制。發電機在運行過程中可以依據工程的具體概括,兩臺以上或全部的交流變頻電動機在運行時,均勻分配負荷,確保負荷轉移的平穩性,從而承受電動機在運行過程中帶來的沖擊,以及鉆機的負荷特性。發電機的控制裝置,還具有限制功率、短路保護、過頻保護等功能。

2.2 控制網絡

2.2.1 司鉆控制室目前在石油鉆井中所應用的交流變頻電鉆機都具有司鉆控制室,目前比較常司鉆控制系統,主要分為數字控制和模擬控制兩種不同的類型。從控制系統在運行過程中的功能來看,具體控制中,可以實現絞車無級調速,控制加速度閉環、有動系統位置、自動送鉆等各項功能。同時,控制中,通過顯示屏和觸摸屏實現對控制系統中的主要設備進行動態監控,從而確保交流變頻電鉆機的運行的穩定性和安全性。

2.2.2 PLC控制系統在應用交流變頻電動機過程中,利用數據采集單元(變送器、編碼器等),對可編程控制器進行科學處理,通過顯示屏、觸摸平等人機基面顯示鉆壓、懸重、井深、泥漿液等信息的顯示。

2.3 交流傳統系統

2.3.1 驅動控制系統驅動控制系統有多個變頻柜共同組成,在具體操作過程中分別將50HZ恒壓、600V電壓轉變為0-750V可連續調控的交流電壓,對驅動鉆井泵、鉆盤的驅動通過一拖一或一拖二的方式完成。在系統中的鉆盤和絞車在具體應用過程中,具有反轉功能,對扭矩的調解范圍不做具體限制,可以從0%-100%區間內任意轉動。Siemens變頻器在石油鉆機有著比較廣泛的應用,并且實際應用情況來看,也取得了不錯的應用效果,在石油鉆井中應當加強對其的應用與推廣,使其能夠更好的為油田鉆井服務。

2.3.2 自動送鉆送鉆變頻柜將50HZ恒壓、400V轉變為交流電壓變流程0-400V,可以連續調調控的交流電壓,在具體送鉆過程中,通過一拖一的驅動方式完成相應的送鉆電動機操作。在自動送鉆過程中,如果采用恒壓的方式,可以利用恒壓完成自動送鉆操作。如果以恒定的速度完成相應的送鉆電機操作,系統具有正反轉動功能,并且在操作過程中能夠起到鉆具和放井架的功能,從而通過恒定不變的速度完成相應的送鉆操作。

2.3.3 控制單元制動單元與存在于變頻房外的制動電阻在具體運行過程中起到的功能:如果在具體工作中,需要對絞車進行制動,電動機將會進入發電狀態,從而使電動機形成與旋轉方向相反的制動力矩,將機械能轉化為電能,然后利用逆變器將電流傳到直流母線上。當最高閥值小于直流母線上的電壓大小時,制動控制單元將會自動與制動電阻相連通,從而使電容器和直流母線上所存儲的多余的電能以熱能的形式消耗,從而使直流母線上的電壓大小始終處于恒定不變,這也被稱為能耗制動。

3結語

隨著我國在石油開采技術的高速發展,鉆井的環境將會變得越來越復雜,這也對鉆井工藝提出了更高的要求,在鉆井過程中采用鉆井的方式施工,難以滿足在鉆井上需求,因此應當加強對交流變頻電動機的應用,這也與我國鉆井的大環境相符。通過近幾年,我國在石油鉆井中對交流變頻電機的實際應用情況可以看出,交流變頻電機具有不錯的應用前景,因此應當加強對其應用及控制系統的研究與分析。


本文來源于《技術管理》-陳天澤。

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