数控变频电动钻机ZJ70DBS技术分析丝锥

数控变频电动钻机ZJ70DBS技术分析

数控变频电动钻机ZJ70DBS技术分析 2011年12月09日 来源： (1)ZJ70DBS钻机的电控系统是建立在总线通讯技术基础上的数字控制系统，对变频系统及各个功能部件进行自动控制，用程序来确保整个系统的高效、安全运行。该钻机设计有较为完善的钻井参数和电气参数调控、显示、采集、储存和传输设置系统，为钻井工程实现信息化、智能化创造了必要条件。 (2)ZJ70DBS钻机电传动系统：为满足强化钻井工艺的要求，钻机配4台1200kW数控电喷主柴油发电机组加1台400kW辅助发电机组，为钻机提供动力。3台1600hp泥浆泵分别由单台基频功率1100kW（持续功率达1176kW）交流变频电动机驱动；绞车由2台970kW交流变频电动机驱动，绞车配有45kW辅助驱动电机，具备自动送钻和应急操作功能；转盘由1台600kW交流变频电动机独立驱动。主电机系统选定690V欧洲制式，可较大幅度地降低制造成本，简化传动。绞车、转盘及泥浆泵驱动采用直接转矩控制的交流变频技术，钻机主要功能实现数字程序控制。绞车实现能耗制动和数控恒钻压自动送钻。 (3)转盘由1台600kW变频电机通过万向轴直接驱动，转盘转速可在0～300r/min之间无级调节。电机动力特性柔和，有较大的调速范围和较强的超扭矩能力，转盘正常工作最大扭矩达32.36kN.m。转盘控制系统具备完善的监控和过扭保护功能，保护扭矩值可在0～100％范围内任意设置。因此，在钻井过程中，可随时准确判断井下钻头的运行状况，避免掉牙轮等事故的发生，最大限度地保证钻井工程的顺利进行。转盘设惯性刹车，并与电气传动连锁控制，确保断电时自动刹车，避免操作过程中意外事故的发生。 (4)绞车布置在低位，使钻台面更加宽敞，还可减少钻台面的振源，也方便绞车吊装。JC70DB绞车为单轴齿轮传动，无级调速，具有重量轻、体积小、维护工作量小等特点。绞车速度及功能控制采用能耗制动及交流变频控制，正常情况下液压盘刹仅起驻车、定位和紧急停车作用，但同时具有手动控制下放钻具功能。绞车所有运行参数，包括起下钻速度、大钩位置、各种安全设置、数控变频自动送钻、能耗制动等功能，均通过计算机和电控系统实现了全数字控制。 (5)综合国际先进井架底座之所长，结合本钻机绞车下台的特点，充分考虑国内材料及工艺技术，采用了第一节井架与底座合为一体，一次旋升新型结构，钻台随井架一并起升到位。传统的井架与底座的连接只有2～4个销连接，该创新设计则为8个销连接，使井架底座稳定性大为提高，重量减轻，减少了安装和吊运工作量。并配有可靠、防爆的液压井口吊装装置。钻台面预留安装全套液压机具的位置。 (6)电气传动系统特点 ①直接转矩控制 采用直接转矩控制，具备优异的转矩响应特性，优良的低速性能。直接转矩控制用空间矢量分析方法，直接在定子坐标系下计算和控制交流电动机的转矩，对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。 ②变频系统采用共用直流母线 采用两套完全独立的整流单元向直流母线供电，可互为备用。采用这种模式构成变频调速系统，比单传动模块的外型尺寸大幅度降低。

③能耗制动（宏华公司专利技术,专利号：ZL02222560.9）

利用钻具下放使绞车电机工作在发电状态，形成制动力矩。用能耗制动替代传统的电磁涡流刹车，改变了传统的辅助刹车概念，使刹车系统和变频技术有机的融合在一起。 ④数控变频自动送钻（宏华公司专利技术，专利号：ZL02222561.7） 利用变频技术和全数字控制技术实现钻机自动送钻。送钻时由数字化变频拖动系统设定恒力矩反拖滚筒，自动调速和保护，达到恒压稳速送钻目的，送钻钻压误差小于±500kg。自动送钻系统与捞砂绞车共用一套变频系统。 ⑤全数字化操作控制系统 钻机操作控制系统实现了全数字化化，实现参数（信号）的显示、存储、打印、远程监控和管理。 ⑥零转速输出最大转矩 利用变频技术的特性，使绞车系统在零转速时实现最大转矩输出，保证钻机提升系统的悬持功能，彻底改变了传统的司钻操作方式。 钻机满足顶驱安装的要求，电气系统提供600V顶驱的电源接口，顶驱的司钻控制台安装在司控房内，便于操作。

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