一、项目背景

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。

二、 客户需求

俄罗斯石油公司，是俄罗斯最大的石油公司。由于俄罗斯地理位置纬度较高，冬天气温较低，因此对变频器等电气设备要求在低温条件下能安全可靠运行。

三、三电平钻机传动方案

基于客户需求，在本项目中，英威腾为俄罗斯石油公司的绞车A/B、转盘、泥浆泵1/2设备提供了变频器，其系统主回路图如下：

主电气系统回路

由于本系统设计为网电钻机，因此主回路整流部分采用12脉冲整流方案，并配置有源滤波装置，以低输入侧谐波，满足电网要求。

绞车 A/B,电机为600KW,选用 GD3000系列变频器，配置PG卡，采用带PG矢量控制方式，绞车 A/B两套变频装置采用主从通讯控制，可以单机运行，也可以两台主从驱动，两套装置配置Profibus-DP通讯卡，与PLC通讯。

泥浆泵1#，2#电机为1200KW，选用两套GD3000系列变频器，采用无PG矢量控制方式配置Profibus-DP通讯卡，与PLC通讯。

转盘电机为600KW，选用GD3000系列变频器，用 GD3000系列变频器，配置PG卡，采用带PG矢量控制方式，与PLC通讯。

方案特点：

* 三电平拓扑结构，有效减低输出谐波，从而降低电机噪声、温升，延长电机寿命；

* 输出dv/dt值大幅降低，有效延长输出距离，降低电缆及电机损耗和绝缘损坏；

* 优异的驱动性能，多机功率平衡同步运行；

* 超强电网适应能力，应对网电及发电机供电模式；

* 优异零速悬停功能，提升设备可靠性，避免设备有驱动器之间逻辑问题造成“溜钩”；

* 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；

* 模块化设计，紧凑化设计，有效减小空间体积；

* 相单元化设计，提高单元间互换能力，减少备件库存。

四、现场情况

现场应用中对变频器要求较高且比较频繁的就是绞车应用，现场情况说明以绞车为主进行说明：

（1）悬停：通过电气控制，实现绞车任意点停车，短时无需机械抱闸辅助，提高生产效率。

起井架示意图

153吨及悬停时波形

悬停时波形

（2）主从驱动：绞车双机运行模式，在任何负载状态、速度状态下均保持主从扭矩平衡，功率一致，运行平稳无振动噪声。

主从控制波形

五、结束语

英威腾GD3000三电平变频器采用公共直流母线模块化结构、高性能矢量控制等技术，不仅满足了钻机系统的各项高性能参数指标，也达到了钻机的安全可靠及冗余稳定的要求，电机温升、输出谐波、共模电压层面，远优于传统两电平驱动方式。经过在现场的10余套钻机近三年的稳定运行，证明了英威腾GD3000三电平变频器产品在性能、稳定行、可靠性方面能够满足大型钻机的要求，并获取俄石油终端用户的认可，伴随二期项目的开展，国产传动变频器正式进入国际石油钻机领域，在世界舞台上走出一条特色之路。