石油化工

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
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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
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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
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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。

方案优势

  • 1

    功率因数高,“完美”无谐波,无需额外配置无功补偿和谐波治理装置。

  • 2

    采用变频调节后,通过调节电机转速实现节能,降低设备运行与维护费用

  • 3

    使用变频调速装置后,可对电机实现软启动,减小对电网冲击,延长电机使用寿命。

  • 4

    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,电压工作范围宽

  • 5

    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。

  • 6

    内置主从控制功能控制响应快,从机跟随主机运行,调节响应快,精度高,使用简单,可靠;

  • 7

    Profibus-DP/Profinet通讯+物联网,满足市场主流通讯和联网要求。

成功案例

英威腾助力页岩气开采 系统每天节省三千元

某客户现场采用一台整流柜、四台逆变柜、一台制动柜的多传动方案,相比于单机配置,整流容量配置小,制动单元配置少,设备安装占用空间小,系统使用及后期维护的经济性更好。

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石油钻机在尤其钻探领域发挥着举足轻重的作用,钻机设备需要克服复杂且恶劣的外部工作环境,对环境适应性、可靠性、技术先进性有着极高的要求,尤其对电控系统的冗余及稳定性更为苛刻。随着国产变频器技术的不断发展和进步,在石油钻机行业越来越多的主要负载设备开始逐渐由进口品牌转向国产。

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有机构预测,2021年全球将钻探约5.4万口油井,比2020年增加12%。而预计2022年,钻井数量将进一步增加,比2021年增长19%,这对于2020年遭受巨大打击的全球钻井市场来说,无疑迎来了走出低谷、实现全面复苏的曙光。

英威腾Goodrive800工程传动变频器在ZJ70DB电动钻机上的应用

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