【皖南電機(jī)導(dǎo)讀】：交流變頻電機(jī)在是一種先進(jìn)的電動鉆機(jī)，其發(fā)展于20世紀(jì)90年代。交流變頻電機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，特別是在石油鉆井中對其進(jìn)行應(yīng)用，有著一般電動機(jī)不具有的優(yōu)點(diǎn)。為了使交流變頻電動機(jī)在石油鉆井中發(fā)揮出更好的作用，對其進(jìn)行分析是必要的。

電動機(jī)隨著我國對石油能源需求量的增加，石油開采的環(huán)境也變得越來越復(fù)雜，這增加了石油的開采難度。在石油開采過程中，應(yīng)用交流變頻電機(jī)可以使石油開采變得更加簡單高效，因此需要加強(qiáng)對交流變頻電動機(jī)的分析。

1交流變頻電動機(jī)交流變頻電動機(jī)是一種特殊的變頻電動機(jī)，交流變頻電動機(jī)在具體應(yīng)用中與一般變頻電動機(jī)相比具有以下特點(diǎn)：

（1）在設(shè)計中所使用的絕緣材料采用的為抵抗變頻器諧波突破的特殊材料，提高交變頻電動機(jī)的性能。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計和電磁設(shè)計與一般變頻電機(jī)相比較特殊。

在石油鉆井中應(yīng)用交流變頻電動機(jī)與直流鉆機(jī)和機(jī)械鉆機(jī)相比，在鉆井過程中，對交流變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，可以很好的適應(yīng)石油鉆井在工藝上的具體要求，并且使鉆機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)得到了進(jìn)簡化，減少了對鉆井機(jī)械的保養(yǎng)，使設(shè)備的可靠性和安全性得到進(jìn)一步提高。此外，交流變頻電動機(jī)還具有質(zhì)量輕、體積小、故障少等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在石油鉆井中需要加強(qiáng)對其的應(yīng)用，提高石油鉆井的工作效率。

2交流變頻電機(jī)控制系統(tǒng)交流變頻電機(jī)在石油鉆井中得到了廣泛應(yīng)用，在應(yīng)用變頻電機(jī)過程中，需要做好控制系統(tǒng)的分析。控制系統(tǒng)由發(fā)電系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)、交流傳統(tǒng)系統(tǒng)等共同組成。

2.1 發(fā)電系統(tǒng)ROSS HILL和SLEENS電氣控制兩種系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中起到的功能都相同；在應(yīng)用過程中，主要是對發(fā)電機(jī)中的勵磁電流，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行合理控制，通過對兩者的應(yīng)用可以得到50HZ的穩(wěn)頻和600V的穩(wěn)壓，并且可以確保系統(tǒng)在運(yùn)行過程中電流的穩(wěn)定，將其作為井場正常運(yùn)行的穩(wěn)定電源。在發(fā)電機(jī)的控制電柜內(nèi)還設(shè)有并網(wǎng)控制電路，對多臺電機(jī)并網(wǎng)合閘操作進(jìn)行合理控制。發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中可以依據(jù)工程的具體概括，兩臺以上或全部的交流變頻電動機(jī)在運(yùn)行時，均勻分配負(fù)荷，確保負(fù)荷轉(zhuǎn)移的平穩(wěn)性，從而承受電動機(jī)在運(yùn)行過程中帶來的沖擊，以及鉆機(jī)的負(fù)荷特性。發(fā)電機(jī)的控制裝置，還具有限制功率、短路保護(hù)、過頻保護(hù)等功能。

2.2 控制網(wǎng)絡(luò)

2.2.1 司鉆控制室目前在石油鉆井中所應(yīng)用的交流變頻電鉆機(jī)都具有司鉆控制室，目前比較常司鉆控制系統(tǒng)，主要分為數(shù)字控制和模擬控制兩種不同的類型。從控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的功能來看，具體控制中，可以實現(xiàn)絞車無級調(diào)速，控制加速度閉環(huán)、有動系統(tǒng)位置、自動送鉆等各項功能。同時，控制中，通過顯示屏和觸摸屏實現(xiàn)對控制系統(tǒng)中的主要設(shè)備進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，從而確保交流變頻電鉆機(jī)的運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

2.2.2 PLC控制系統(tǒng)在應(yīng)用交流變頻電動機(jī)過程中，利用數(shù)據(jù)采集單元（變送器、編碼器等），對可編程控制器進(jìn)行科學(xué)處理，通過顯示屏、觸摸平等人機(jī)基面顯示鉆壓、懸重、井深、泥漿液等信息的顯示。

2.3 交流傳統(tǒng)系統(tǒng)

2.3.1 驅(qū)動控制系統(tǒng)驅(qū)動控制系統(tǒng)有多個變頻柜共同組成，在具體操作過程中分別將50HZ恒壓、600V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?-750V可連續(xù)調(diào)控的交流電壓，對驅(qū)動鉆井泵、鉆盤的驅(qū)動通過一拖一或一拖二的方式完成。在系統(tǒng)中的鉆盤和絞車在具體應(yīng)用過程中，具有反轉(zhuǎn)功能，對扭矩的調(diào)解范圍不做具體限制，可以從0%-100%區(qū)間內(nèi)任意轉(zhuǎn)動。Siemens變頻器在石油鉆機(jī)有著比較廣泛的應(yīng)用，并且實際應(yīng)用情況來看，也取得了不錯的應(yīng)用效果，在石油鉆井中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對其的應(yīng)用與推廣，使其能夠更好的為油田鉆井服務(wù)。

2.3.2 自動送鉆送鉆變頻柜將50HZ恒壓、400V轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷鹤兞鞒?-400V，可以連續(xù)調(diào)調(diào)控的交流電壓，在具體送鉆過程中，通過一拖一的驅(qū)動方式完成相應(yīng)的送鉆電動機(jī)操作。在自動送鉆過程中，如果采用恒壓的方式，可以利用恒壓完成自動送鉆操作。如果以恒定的速度完成相應(yīng)的送鉆電機(jī)操作，系統(tǒng)具有正反轉(zhuǎn)動功能，并且在操作過程中能夠起到鉆具和放井架的功能，從而通過恒定不變的速度完成相應(yīng)的送鉆操作。

2.3.3 控制單元制動單元與存在于變頻房外的制動電阻在具體運(yùn)行過程中起到的功能：如果在具體工作中，需要對絞車進(jìn)行制動，電動機(jī)將會進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，從而使電動機(jī)形成與旋轉(zhuǎn)方向相反的制動力矩，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，然后利用逆變器將電流傳到直流母線上。當(dāng)最高閥值小于直流母線上的電壓大小時，制動控制單元將會自動與制動電阻相連通，從而使電容器和直流母線上所存儲的多余的電能以熱能的形式消耗，從而使直流母線上的電壓大小始終處于恒定不變，這也被稱為能耗制動。

3結(jié)語

隨著我國在石油開采技術(shù)的高速發(fā)展，鉆井的環(huán)境將會變得越來越復(fù)雜，這也對鉆井工藝提出了更高的要求，在鉆井過程中采用鉆井的方式施工，難以滿足在鉆井上需求，因此應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對交流變頻電動機(jī)的應(yīng)用，這也與我國鉆井的大環(huán)境相符。通過近幾年，我國在石油鉆井中對交流變頻電機(jī)的實際應(yīng)用情況可以看出，交流變頻電機(jī)具有不錯的應(yīng)用前景，因此應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對其應(yīng)用及控制系統(tǒng)的研究與分析。

本文來源于《技術(shù)管理》-陳天澤。

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