劉廷鵬

【摘 要】我國屬于資源消耗大國，雖然國內(nèi)資源儲備量較為豐富，但是和經(jīng)濟發(fā)展的需求相比，目前的資源量仍然相形見拙。為了提高我國的資源利用率，也為了進一步緩解國內(nèi)的資源緊張程度，我國國內(nèi)的資源開采技術(shù)也在不斷提升。石油鉆井機是石油開采過程中的主要工具，對于其電氣傳動控制系統(tǒng)技術(shù)的完善和改進能夠提高鉆井的開采效率，進而提高石油資源的開采量。本文即是對電驅(qū)動石油鉆機電氣傳動控制系統(tǒng)設計進行研究，首先論述了這一控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，并闡述了該系統(tǒng)的控制形式，并針對于動力、電氣傳動兩方面的控制方案進行設計，以期能為相關(guān)工作提供參考。

【關(guān)鍵詞】電驅(qū)動 石油鉆機 電氣傳動 控制系統(tǒng) 設計

我國的國土面積較大，在國內(nèi)所蘊含的各類資源較為豐富，其中也包括石油資源。但就目前我國石油開采進度而言，其開采量遠遠不能夠滿足我國經(jīng)濟發(fā)展的需求。因此，必須要對石油開采時的鉆機控制系統(tǒng)進行改進，提高石油開采的效率。

1電驅(qū)動石油鉆機電氣傳動控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成

1.1動力控制系統(tǒng)

一般情況下，石油鉆機的動力控制系統(tǒng)是由多臺柴油發(fā)電機組成的。該動力控制系統(tǒng)主要是對石油鉆機的鉆速、電壓、做功分配、功率限制以及繼電保護等進行控制，這樣就能夠保證石油鉆機的整體運行效率。通常將石油鉆機的電壓設定在600伏，供電頻率為50-60赫茲，總功率能夠達到5000千瓦，在實際應用過程中功率峰值能夠達到7500千瓦。在這種大功率的輸出情況下，如果不能夠起到有效的控制作用就會造成設備的損傷或電能的損失。

1.2電氣傳動控制系統(tǒng)

這一控制系統(tǒng)主要是將600伏的交流電傳入到傳動柜當中，并轉(zhuǎn)換為750伏的直流電，這樣就能夠控制絞車、泥漿泵以及頂驅(qū)等結(jié)構(gòu)的主電機，并且通過計算機系統(tǒng)來完成對冷卻風機、注油泵等的控制。該控制系統(tǒng)采用的閉環(huán)控制模式，對于他勵電動機能夠獲得更好的速度信號。

2電驅(qū)動石油鉆機電氣傳動控制系統(tǒng)的控制方式

2.1一對一和一對二控制模式

一對一控制模式主要通過一臺傳動柜對一臺直流發(fā)電機進行控制，該模式下要求鉆機配備8臺傳動柜，并且還需要為單獨轉(zhuǎn)盤配備一個傳動柜，傳動柜本身與電機直接相連，單獨的傳動柜對于其控制的電機具有單獨過載保護和控制，無法對其它的電機形成控制。

一對二控制模式指的是一臺傳動柜對兩臺直流電機進行控制，這種模式下就必然會使傳動柜的容量加倍，但是能夠減少傳動柜的數(shù)量，可利用5臺傳動柜對8臺電機進行控制，通過電力切換的方式來對不同的電機進行控制。

2.2串勵電動機和他勵電動機

利用串勵電動機能夠設計一對二的控制模式，使得一臺電動機的負載就是另外一臺的負載，并且不需要安裝單獨勵磁裝置，電動機的輸出功率與傳動柜的負載電流的平方成正比，這樣就使得鉆機的效率提高。利用這種模式下的電動機能夠使一對二控制模式發(fā)揮最大的功效，提高泥漿泵、絞車等主要設備的功率。

而利用串勵電動機設計的一對一的控制模式則能夠使電動機的勵磁電流與設備的電樞電流相同，并且能夠使電機上的負荷達到最佳的平衡狀態(tài)，提高了絞車轉(zhuǎn)動過程轉(zhuǎn)矩的合理性，節(jié)省了電能的消耗。

由他勵電動機設計的一對一控制模式是基于磁場恒定理論下建立的，這一控制系統(tǒng)下的輸出轉(zhuǎn)矩和電樞電流之間是正相關(guān)，電機的轉(zhuǎn)動速度與輸出電壓之間也是成正相關(guān)，這樣在控制電機轉(zhuǎn)動速度時就會更加的簡便，降低控制成本。

3電驅(qū)動石油鉆機電氣傳動控制系統(tǒng)的設計

3.1動力控制系統(tǒng)的設計

在對動力控制系統(tǒng)進行設計的過程中，其首先考慮的是電動機的輸出效率，一般采用四臺柴油發(fā)電機進行發(fā)電，總功率能夠達到4800千瓦，轉(zhuǎn)速能夠達到每分鐘1500轉(zhuǎn)。同時利用現(xiàn)代智能控制系統(tǒng)，對于電路和發(fā)電機能夠形成更加有效的控制，能夠幫助電路以過載保護、瞬時跳閘等保護措施保證電力輸出的穩(wěn)定性。同時，在系統(tǒng)當中設計功率限制電路能夠有效保證電路運行的可靠性，避免出現(xiàn)電路損壞情況。

3.2電氣傳動控制系統(tǒng)的設計

電氣傳動控制系統(tǒng)是石油鉆井設備當中的主要傳動系統(tǒng)，一般采用三臺傳動柜并網(wǎng)的方法，將600伏和交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?50伏的直流電壓，然后再利用逆變柜將電能的頻率轉(zhuǎn)化為50赫茲。在此控制系統(tǒng)當中，三臺交流變頻電機是一對一的方式進行控制。同時采用全數(shù)字直流控制技術(shù)、全數(shù)字交流變頻調(diào)速控制技術(shù)等對系統(tǒng)進行改造。這樣就能夠提高系統(tǒng)的功率，并且提高控制時的精準度，使得整體控制操作更加便捷，對于故障的分析和診斷更加準確。

4結(jié)語

石油鉆機是石油資源開采過程中重要設備，其工作效率直接影響了石油開采工作整體的效率。因此，在現(xiàn)代科技技術(shù)之下，必須對石油鉆機的電氣傳動控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，根據(jù)開采地區(qū)不同的地理環(huán)境和設備要求對控制系統(tǒng)進行改進，加大對智能控制系統(tǒng)的使用，并同時深化現(xiàn)代高新科技的運用，例如觸屏操作界面、全數(shù)字化控制系統(tǒng)等，這樣就能夠提升工作效率，增加控制的精準度。

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