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迈凯诺变频器在石油钻井机的应用

迈凯诺变频器在石油钻井机的应用

一、   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,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。现在我们应长庆油田石油管理局井下作业分公司的要求,对其钻井设备—石油钻井机又进行了变频改造,并收到了较好的效果。


二、石油钻机的系统简介

Ø  钻井目的

       带动钻具破碎岩石,向地下钻进, 获得石油或天然气

Ø  旋转钻机核心动作

      旋转钻进---破碎岩石

      泥浆循环---带走破碎后的岩石

Ø  核心系统

       起升系统、旋转系统、泥浆循环系统

Ø  核心动作所需核心部件

       井架、底座、转盘、绞车、天车、游车、大钩、水龙头和泥浆泵

Ø  现场的动力系统是由两台1000KW的电机提供,其主要参数如下表:


额定功率

1000kW

额定电压

600V

额定电流

1205A

额定频率

60.5Hz

额定转速

1200r/min

恒功最高转速

1500r/min

最高转速

1500r/min

额定转矩

7958N.m

额定效率

94%

功率因数

0.85

绝缘等级

200

极     数

6

工 作   制

(S1)

冷却方式

IC06

防护等级

IP44/IP54

备注

编码器(ZFL-H25-102.4BM-G8-26FD-5M-J(4条线增量式,OC


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。


三、变频器的配置情况


根据现场的特殊情况,我们选用了本公司自主研发生产的KE300A-1200G-T6( 1200KW/660V)的变频器。其基本的参数为:

输入:三相,660V,50HZ

输出:三相,0-660V,0-60HZ

频率范围:0-60HZ

最高频率:33.5—300HZ任意设定

基本频率:0—60HZ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


迈凯诺变频器在石油钻井机的应用3.jpg

  


n  控制柜与变频器接线说明

迈凯诺变频器在石油钻井机的应用4.jpg


n  触摸屏操作说明

迈凯诺变频器在石油钻井机的应用5.jpg



四、应用效果


       经过两个月的试运行,该系统呈现出明显的效果:

       1、没有使用变频器前,起放井架是在工频50HZ通过变速箱直接加上负载,速度不制,井架自身约为40吨,大的钻机还要重,起放很不平稳,冲击大,不易于控制。使用变频器后可以在低频2—5HZ启动,速度慢,很容易操作控制起放位置,并且低频起重量大,安全可靠。

       2、打井时原来就有四个档位,没有其他速度选择。工频50HZ时,合转盘离合,这样对钻杆及电机、变速箱都有很大的机械冲击。特别是在打到岩层时,地下的地质情况复杂多变,负载有时轻,有时重,这样使得发电机要丢频丢压,转盘转速时快时慢。在打定向井时就会偏离设计倾斜度。使用变频后,转盘转速在设定范围内连续可调,减少了频繁换档,根据地形可以灵活掌握其速度,转盘带动转杆时可以零频启动,对转盘的扭力就大大减少了,变频器还采用了较大的储能元件,以保证复杂多变的地质情况下负载的变化。

       3、随着大量的石油开采,钻井深度越来越深,这样的情况下每9米就要提放一次转具,频繁的提升和下放,提升的重量越来越重原来提升要频繁的换档,才能适应越来越重的钻  具,由于提升速度不可控制,井卡钻具时对其冲击很大,有可能把钻杆拉断,造成事故。使用变频器可以低速提升,并且提重量大,对于钻具冲击力小,易于控制提放位置、速度,适于频繁的提放钻具。

       4、使用变频器后对于整个系统的的机械损耗也减少了,原来经常损坏的变速箱及刹车系统能够减少维修次数,减少大量的维修费用。在钻井情况下电机可以处于停止状态,而原来在工频运行时直接启动电机,启动电流大容易损坏发电机,运行后电机一直在运行状态,耗费大量能源。而变频器可以实现连续软启动,启动电流小,对发电机组没有冲击,原来每天用油3吨以上,而现在用油在2吨左右,所以也大大节约了能源。并且我们还配有电力变压器一套,以便有条件时直接接入高压网电运行。


五、结束语


石油钻机采用变频控制,是新兴的变频高科技技术在油田上的又一次成功应用。通过这一实践,证明了变频器的应用是十分广泛的。我们应该抓住这一机遇,努力完善这一类产品的工艺及性能,使之更能适应现场的要求,为变频器更新领域的拓展付出更大的努力。