石油钻探

石油钻机是指用来进行油气勘探、开发的成套钻井设备，是由多种机器设备组成、具有多种功能的联合工作机组。自从电力电子技术的引进，石油钻机的驱动模式发生了巨大的转变，尤其全数字交流变频驱动技术的应用，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停功能，彻底改变了传统的司钻操作方式，利用变频技术和全数字控制技术实现了钻机自动送钻。

2017年12月俄石油项目正式投运，首台国产三电平变频器GD3000在出口陆地钻机上配套并成功应用，一举打破国外品牌在钻机上的长期垄断。2019年9月中石油首套国产多传动变频器GD800在陆地钻机应用，标志着英威腾全面打破国外品牌在钻机上的垄断。

解决方案

方案一、电驱动钻机

石油钻机变频调速系统采用GD800共直流母线多传动方案，整流、逆变、制动均彼此独立，每台电机对应一台逆变装置。绞车双电机驱动，采用机械刚性链接，变频器主机运行速度模式，从机运行转矩模式，采用主从控制，可单机或双机运行，闭环矢量控制；泥浆泵由2台电机共同驱动，两台之间主从控制，功率均衡，开环矢量控制。转盘为独立逆变器控制，闭环矢量控制。每台逆变器通过PN通讯卡与控制PLC进行通讯，实现了集中控制与监控。

方案优势

1
优异的电机控制算法，从而降低电机噪声、温升，延长电机寿命；
2
优异的驱动性能，多机功率平衡同步运行；
3
超强电网适应能力，应对网电及发电机供电模式；
4
优异零速悬停功能，提升设备可靠性，避免溜钻；
5
柔性扭矩控制，从驱动器端解决钻杆扭矩限幅释放，响应更快，安全等级更高；
6
模块化设计，紧凑化设计，有效减小空间体积；
7
超高可靠性，功率单元模块化，互为冗余备用。

方案二、低压油改电

项目原系统采用4台柴油机驱动，一般情况下2开2备。柴油机通过液藕减速箱和并车离合器跟并车传动箱相联；并车传动箱通过内部的链条传递动力，通过离合器分别输出2组动力给泥浆泵，一组动力给转盘，一组动力给绞车。改造方案为将其中的2台柴油机替换为直驱电机，省去液力耦合器，最大限度提高传动效率，保留原另外2台柴油机作为备用。GD800工程型变频器具有主从控制、功率平衡等功能，方便实现负荷的平均分配。

方案优势

1
通过变频调节电机转速实现节能，降低设备运行与维护费用。
2
变频调速装置可对电机实现软启动，减小对电网冲击。
3
具有过流、短路、过压、欠压、缺相等多项保护，适应电网电压波动能力强。
4
操作简单，运行方便，可远程设定或监视运行参数，可实现智能调节。
5
Profibus-DP/Profinet通讯+物联网，满足市场主流通讯和联网要求。

方案三、高压油改电

方案介绍-项目原系统采用4台柴油机驱动，一般情况下2开2备。柴油机通过液藕减速箱和并车离合器跟并车传动箱相联；并车传动箱通过内部的链条传递动力，通过离合器分别输出2组动力给泥浆泵，一组动力给转盘，一组动力给绞车。改造方案为将其中的2台柴油机替换为高压电动机，省去液力耦合器，最大限度提高传动效率，保留原另外2台柴油机作为备用。采用GD5000高压变频器控制高压电机调速，具有主从控制、功率平衡等功能，方便实现负荷的平均分配。