石油钻机电气介绍

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7、生活区包括：一般的生活用电。
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二 按系统划分 1. 视频系统、电话系统、硫化氢检查系 统、MCC系统（电机控制中心）、液位检查系 统、SCR系统或者VFD系统
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第二章 电动钻机
一、直流电驱动钻机 二、交流电驱动 钻机
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一、直流电驱动
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一、直流电驱动工作原理：
利用 “通电导体在磁场中受到电磁力的作用” 这一原理工作。 磁场：大中型直流电动机采用电磁场——给主磁极绕组(定子绕 组)通以直流电，从而产生稳定的磁场。 通电导体：电枢绕组经过换向器导入直流电流。 电磁力矩：通电导体分布在圆形转子周围，相对于转动轴心有一 半径，通电导体受到的电磁力，产生相对于转轴的力矩。 力矩方向恒定：由于换向器的存在，使得电枢绕组旋转到某位置 时，导体内的电流方向恒定，从而电磁力方向恒定，电磁力矩方向 也就恒定了。
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直流电动机的调速控制
前面已经谈到，直流电动机调速方法有三种。 1）电枢电路中串电阻 该方法一般用于中小功率场合。 若串入有级电阻，则可以实现有级调速； 若串入可变电阻，则可以实现无级调速。 注：该方法通常与启动控制电路同时考虑。
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2）改变电枢电路的输入电压 该方法需要可调直流电源。
获得可调直流电源的方法有两种： 一是靠直流发电机； 二是利用晶闸管将交流电转化为可调直流电：通过触发电路控制
（4）用直流电动机驱动，启动能力强； （5）一次性投资成本高于机械钻机； （6）直流电动机价格高、寿命相对较短、维护较困难。
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二、变频交流电驱动钻机
随着变频技术的成熟以及大功率变频器的广泛应用，变 频交流电驱动钻机逐步得到推广应用。
1、动力分配
三台G12V190PZLG-3 柴油机机（810kW/1300r/min ） 械并车带动主发电机（1000kw /400V）发交流电，两台辅 助柴油机分别带400kW和100kw的辅助发电机组发交流电。
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3、动力区的电器设备包括：发电房、电控 房等。
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4、钻台区的电器设备包括：司钻控制房、 钻台动力箱、液压站、制房、钻 台动力箱、液压站、盘刹动力箱等。
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5、机泵房的电器设备包括：机房动力箱、 压风机、电磁刹车、变频调速电机等。
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6、油水罐区的电器设备包括：油水罐控制 箱、打油（水）泵等。
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二、交流电驱动
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二、交流电驱动 1、交流电动机的类型、结构及工作原理
在大功率变频技术未出现以前，在钻机上，交流电动机主要用来驱 动辅助设备。
现在，数字变频钻机已经出现了，使得钻机发展到了一个新的时代， 大功率交流电动机作为主动力机用于驱动三大工作机。
1）类型
A、同步交流电动机 B、异步交流电动机
晶闸管的导通角，从而改变直流电压。（在变流技术一课中讲）。 目前大都采用后者。石油钻机就是这样。
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3）降低主磁通调速 （a）对于并励和他励直流电动机，通常在励磁电路中串入电阻； （b）对于串励直流电动机，通常在励磁线圈旁并电阻。
若要得到无级调速特性，则采用可调电阻； 若要得到有级调速特性，则采用有级电阻。
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3、交流电动机的变频调速特性
通过可控硅变频器，可以改变交流电的频率。 基本原理： 在可控硅变频器的内部，经历两次电流性质的改变： 首先用晶闸管整流电路将交流电转变为可调电压的直流 电，再用逆变器将可调直流电转变为可调频率的交流电。
（变频电驱动钻机的电力驱动原理见下图）
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5、交流电动机的调速控制
石油钻机电气介绍
• 1 井场供电方式 • 2 供电制式
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世界各国岸电、船舶及平台电压频率情况
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石油井场电器设备
一、按区域划分 1、石油井场一般分为固控区、动力区、机泵房、
钻台区、油水罐区、生活区等六个区域
2、固控区的电器设备包括：泥浆搅拌器、 离心机、除砂（泥）器、灌注泵、加重泵、 真空除气器、振动筛、电机控制柜、电源 转接箱等。
饶线式、鼠笼式
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A、同步交流电动机——电动机转子转速与定子旋转磁场的 旋转速度完全相同，即：
n 60 f p
（转/分）
f — 交流电源的频率； p — 定子绕组的磁极对数；
注：i、转子是直流电磁铁，转子的磁极对数必须与定子相同，工 作时，从外部向转子线圈输入直流励磁电流；
ii、自身的启动力矩为0，必须采用异步启动或其他方法启动； iii、不属于感应式电动机。
目前最广泛使用的直流电驱动的钻机是AC—SCR—DC电动钻机。
1、动力分配 由柴油机带动交流发电机发交流电，通过电网实现动力
并车，集中供电。再经可控硅整流装置将交流电变为 直流电，驱动直流电动机，从而带动工作机工作。 典型的动力分配图如下。
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2、动力传递 由于采用了电力并车，省去了机械并车装置，使得传动 系统大为简化。 在AC—SCR—DC电动钻机中，驱动工作机的动力传递 方式主要有两大类： 1）分组驱动——绞车和转盘共用一组直流电机；每台泵 单独用一组直流电机。 2）单独驱动——绞车、转盘、泵各自分别用一组直流电 机。
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B、异步交流电动机——属于感应式电动机，转子转速低于 旋转磁场转速（同步转速）。
异步交流电动机又有两大类： 饶线式——转子内嵌有线圈绕组，通过滑环和电刷与外
界相通，可以在外部给转子绕组串入电阻，实现各种调节。 鼠笼式——转子为铜制的或铸铝的金属短路环。
注：i、属于感应式电动机，有滑差率是其工作的基本条件； ii、对于饶线式，正常工作时，转子线圈被短接，电刷被抬起； iii、对于鼠笼式，转子是固定的短路环，不能像饶线式那样实现 各种调节。
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3、AC—SCR—DC 电驱动钻机的特点
（1）直流电动机，具有人为的柔特性，调速范围宽，可 实现无级调速，绞车、钻盘只需设少量的机械档；
（2）简化了传动系统，传动效率大大提高，总传动效率 可提高10%以上；
（3）采用电子调速，可使柴油机稳定在最佳运转工况， 寿命延长（大修周期延长80%），燃油消耗降低（降低18〜 20%）；
交流电动机的调速方法： （1）变频调速——改变交流电的频率，实现转速的连续调节。
（2）对于饶线转子电机，在转子电路中串多级电阻，实现有级调 速。
（3）变极调速——通常采用改变定子绕组的接法来改变电机的极 数。极数增多，转速越低。（此法只适用于特制的多速电动机）
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典型钻机电力驱动与传动
一、直流电驱动钻机