石油钻机发电系统
50D钻机电控系统简介
ZJ50(70)D钻机电传动系统为由交流控制装置(GEN柜)、直流控制装置(SCR柜)、司钻控制台、PLC系统、交流电动机控制中心 (MCC)及电磁刹车控制器等主要部分组成。
电传动系统分布图如图1-1所示。
图1－1 ZJ50（70）D钻机电传动系统分布图上述装置中，司钻控制台放置在钻台上，其余设备都放置在电控房内。
交流控制装置共有3个(或4个)GEN柜，分别对柴油发电机进行控制，并进行上线(并网)发电。
在其负荷允许的范围内，保证输出600V，50Hz的交流电压。
各发电机可按工况需要，全部或任意两台以上上线运行时，负荷都能均衡分配，负荷转移平稳，能承受钻机的负荷特性和直流电动机启动时的冲击。
直流控制装置共有3个(或4个以上)SCR整流柜，分别将600V交流电压整流成0～750V连续可调的直流电压，并通过各柜中的直流接触器切换，以一拖二的驱动方式分别驱动泥浆泵(MP)，绞车(DW)，转盘(RT)和顶驱(TD)。
绞车和转盘电动机具有正反转功能。
转盘扭矩限制可在0～100%范围内任意调节。
绞车和泥浆泵均由两台电动机驱动，运行时负荷均衡，转速同步。
司钻控制台通过高性能的PLC控制，供司钻在钻井作业中进行各项操作，同时对控制系统的主要设备运行状态进行监控。
交流电动机控制中心的主要功能是对井场的钻台、泥浆泵房、泥浆循环罐区、油罐区、压气机房和水罐区等区域的交流电动机进行控制，并给井场提供照明电源。
交流电动机控制中心的电源来自一台变比为600V/400V的干式变压器。
若井场需要设置辅助发电机组，可在MCC柜配置辅助发电机组投入380V母线的接口。
电磁刹车装置给绞车在下钻作业中提供电磁制动力矩。
电控系统安装在一个具有撬座的房子内，系统与各外部设备的电缆电传动系统的动力配置，输出特性，控制操作和保护功能均能满足5000m(7000m)石油钻机的工作参数、性能和钻机工艺的要求。
系统采用防爆、防震、防潮和防火等措施，符合安全要求。
石油钻井中交流变频电动机及其控制系统的应用
石油钻井中交流变频电动机及其控制系统的应用摘要：随着中国对石油能源需求的增加，石油开采的环境变得越来越复杂，增加了石油开采的难度。
在石油开采过程中，交流变频电机的应用可以使石油开采更加简单高效，因此有必要加强对交流变频电机的分析。
关键词：石油钻机；交流变频电机；控制设备；被广泛应用于现代工业的交流变频电机，拥有无法被替代的优势，以该电机为研究对象，以石油钻机为切入点，围绕电机和控制系统的应用，展开了系统而深入的分析，内容涉及交流变频电机驱动的优点分析，交流变频电机控制系统分析等方面，望能够给有关人员以启发，使交流变频电机所具有的积极作用在钻井作业中得到充分发挥。
一、交流变频电动机交流变频电动机是一种特殊的变频电动机，交流变频电动机在具体应用中与一般变频电动机相比具有以下特点：（1）在设计中所使用的绝缘材料采用的为抵抗变频器谐波突破的特殊材料，提高交变频电动机的性能。
（2）结构设计和电磁设计与一般变频电机相比较特殊。
在石油钻井中应用交流变频电动机与直流钻机和机械钻机相比，在钻井过程中，对交流变频调速技术进行合理应用，可以很好的适应石油钻井在工艺上的具体要求，并且使钻机的机械结构得到了进简化，减少了对钻井机械的保养，使设备的可靠性和安全性得到进一步提高。
此外，交流变频电动机还具有质量轻、体积小、故障少等诸多优点，因此在石油钻井中需要加强对其的应用，提高石油钻井的工作效率。
二、交流变频电动机及其控制系统的应用1.交流变频石油钻机。
（1）石油钻机钻进原理。
石油钻机用于石油或天然气资源的钻采过程，运行过程中钻机带动钻具击碎岩石向下钻进，辅助完成地下资源的开采。
现阶段，国内外石油开采中常用的钻井方式为旋转钻井，即将钻头旋转击碎岩石，形成钻井结构。
然后利用钻杆将钻头探入到钻井底部，通过转盘或驱动装置带动钻头及钻杆旋转，钻井泵向井内输送钻井液，并将井底碎石带回到地面，再利用吊车等大型设备完成钻具安置。
（2）交流变频石油钻机。
石油钻机的主要系统
做个善良的人演讲稿范文优秀范文集锦尊敬的老师、亲爱的同学们：大家好！今天我演讲的主题是“做个善良的人”。
善良，是一种积极向上的美德，是人类文明的基石。
善良不仅能够给予他人帮助和温暖，还能够让我们自己感受到内心的喜悦和满足。
然而，在现实生活中，我们常常会遇到各种矛盾和冲突，有时候也会迷失自己，忽略了善良的力量。
所以，让我们一起来探讨一下如何做一个善良的人。
首先，善良要从内心发出。
只有内心充满了善意和善念，我们才能真正做到善良。
我们要学会理解他人，尊重他人的感受和需求。
有时候，一个简单的微笑、一个真诚的问候，都能给他人带来温暖。
同时，我们还需要学会原谅。
人与人之间难免会有矛盾和误解，但只要我们能够宽容和包容，就能够化解矛盾，维护和谐的人际关系。
其次，善良要体现在行动中。
行动是善良的表现形式，只有积极行动，才能真正影响他人，改变世界。
我们可以做一些力所能及的善事，比如帮助老人过马路，捡起地上的垃圾等。
同时，我们还可以参与一些公益活动，关心社区的发展和弱势群体的权益。
这样不仅能够为社会做贡献，也能够使自己得到成长和充实。
最后，善良要持之以恒。
善良不是一时的冲动，而是一种长期的坚持。
我们要时刻提醒自己保持善良的心态，不断给予他人帮助和关爱。
同时，我们还要引导他人做善事，传播善意和善念。
只有通过共同努力，我们才能共同构建一个温暖和谐的社会。
亲爱的同学们，作为新时代的青年，我们要牢记善良是人性最美的一面，要积极践行善良的品质。
让我们携起手来，一起做善良的人，让善良的力量在我们的生活中绽放光芒！谢谢大家！。
石油钻井机工作原理
石油钻井机工作原理石油钻井机是一种复杂的机械设备，用于在地层中钻探油井或气井。
其工作原理可以概括为以下几个核心部分：1. 动力系统：石油钻井机通常配备有强大的动力源，如柴油发动机、电动机或燃气轮机等，它们为整个钻井作业提供所需的能量。
2. 旋转系统：通过传动装置将动力传递给转盘，转盘带动钻杆及连接在钻杆底部的钻头进行高速旋转。
钻头利用切削、研磨等方式破碎地下岩石。
3. 起升系统：包括井架、天车、绞车和游动滑车等组件。
绞车通过钢丝绳（或链条）拉动大钩，从而实现钻具（包括钻杆、钻铤等）的起下动作，以便于更换钻头或者加深井眼。
4. 钻井液循环系统：泥浆泵（也称为钻井泵）将钻井液（通常是经过处理的水、泥浆或其它流体混合物）压入钻杆内腔，然后从钻头喷嘴喷出，以冷却钻头、润滑钻柱并携带破碎后的岩石颗粒返回地面。
在某些情况下，采用泵吸反循环方式，即通过钻杆内部形成的负压将破碎的岩屑吸入钻杆，并由泥浆泵排出到沉淀池，经分离处理后循环使用。
5. 控制系统和监测显示仪表：钻井过程中的各种参数，如钻压、扭矩、深度、钻井液性能等，均受到严格监控和控制，以确保钻井操作的安全性和有效性。
6. 辅助设备系统：这包括固控设备（用于处理和回收钻井液）、井控设备（防止井喷事故）、压缩空气系统（供气动工具使用）、液压系统以及供电系统等。
总的来说，石油钻机通过钻进、冷却润滑、钻井液循环等步骤，将地下的岩石层削碎并将油气储层暴露出来，从而实现石油和天然气的提取。
此外，石油钻井机还可以采用旋冲钻井技术，通过在钻头顶端设置冲击器装置，利用动力源给冲击器施加压力，使钻头持续旋转并产生更大的冲击力，从而快速击碎岩石，提高钻进效果。
同时，冲击器的工作内容也是旋冲钻井技术的关键部分，其工作原理是将系统力直接作用到钻头结构上，与防回水的动力联合，产生更大的冲击力，并将扭矩传输到钻头上。
在电力驱动方面，石油钻井机通常采用直流电动机进行驱动，通过通电导体在磁场中受电磁力的作用实现连续供电。
石油钻机工作原理
石油钻机工作原理
石油钻机是一种用于从地下地层中提取石油或天然气的设备。
其工作原理可以简要地分为以下几个步骤：
1. 钻井液循环：石油钻机通过泵将钻井液（一种由水、泥浆和化学添加剂混合而成的液体）从钻井井口注入井筒中。
钻井液在井筒中形成一股循环流动，起到冷却和润滑钻头的作用。
2. 钻头转动：钻机通过转动机构带动钻杆和钻头旋转。
钻头通常由金属钻材制成，具有旋转切削地层的功能。
3. 钻进地层：钻井液从钻杆中通过喷嘴射向钻头，将钻进的碎屑和岩石颗粒带至井面。
钻进过程中，钻井液的循环不断清除井筒中的碎屑，保持井筒的稳定性，并传递地层信息。
4. 钻井套管：当钻进到一定深度后，钻井套管将会安装入钻井井筒中。
钻机停止旋转，钻杆和钻头会被临时拆卸出来。
钻井套管由一节一节的钢管组成，通过下沉至井底来加固井筒壁。
5. 井壁固井：在钻井套管装置完成后，水泥浆会从钻井套管顶部注入井筒中。
水泥浆填充井筒与地层之间的空隙，形成固定的井壁。
石油钻机通过不断循环钻井液、旋转钻杆和钻头、钻进地层并固井来提取地下的石油和天然气。
这是一个高度复杂和精密的工程过程，需要合理的工程设计和操作技术。
石油钻机发电系统分解
• PLC可编程逻辑控制器
西门子S7-200系列PLC具有体积小、扩展性强、价格低廉等优点， 可完美的满足小规模的控制要求。 它是发电控制系统的逻辑控制中心，实现柴油发电机的由停机到怠 速、满速、发电、并网的控制切换。可实现系统的紧急停车、故障报警、 运行指示等功能。
• ABB空气断路器
发电系统输出供电断路器，ABB SACE公司 制造的低压空气断路器是当今市场上能找到的
2301A可以和伍德沃德的SPM-D11同步器负荷
传感器及其他发电控制设备相匹配，可实现 几台并网机组之间有功负荷均衡。
• 调压器
数字调压器采用西门子6RA70系列直流调速 装置，用以控制发电机励磁电流的大小，与电 子调速器2301A共同构成一个转速电流的双闭环 系统，从而在系统负荷发生波动时，能够使发 电机的电压稳定在600V，电网的频率稳定在
最顶级的产品。具有结构坚固、安全可靠、完
善的智能保护功能等诸多优点，根据系统需要， 断路器配有电动机储能装置，由PLC控制合闸/ 分闸，无须人工操作。在正常状态下，只需操 作门板上一个旋钮开关，就可以控制发电机的 启动发电、并网合闸。
• 稳压电源
包括AC220V稳压电源UPS及DC24V开关电源。 UPS电源进线安装了交流滤波器，为6RA70直流 调速装置提供稳定纯净的交流电源，确保发电 机励磁电流可稳定控制；开关电源为控制系统
依据发电机额定电流整定 2.5倍发电机额定电流 ≥95%发电机额定功率
• 电流限制:
≥95%发电机额定电流
• 三、项目的部件构成及关键技术 调速器
正向动作型 ( 分正向和反向动作型两种 , 正向型 : 执行器的输出大小和控制器的输出 电流成正比反向型则成反比)电子调速器 2301A，与CAT35系列柴油机、执行器以及测 速磁头共同组成速度调节系统。以达到柴油 机转速稳定即发电机频率稳定的目的。
石油钻机电驱动系统的进展
王代华 高级工程师,1983年湖南大学本科毕业,1992年浙江大学研究生毕业,获硕士学位。
现在天水电气传动研究所从事石油钻机、矿井提升机电气传动领域和电力系统自动化方面的工程应用研究设计工作。
石油钻机电驱动系统的进展王 代 华(天水电气传动研究所,741018)摘要 本文概述了石油钻机电驱动系统的发展情况,并对国内外主要产品作了描述,同时对计算机和全数字直流调速系统在石油钻机方面的应用情况以及新工艺新技术的采用情况进行了分析,最后指出国内发展方向和市场远景。
关键词 石油钻机 电驱动系统 进展The Development of Oil Rig Electric Drive SystemW ang D aihua(T ianshui Electr ic D r iv e R esear ch I nstitute )Abstract T his paper giv es a brief dev elo pm ent of the o il rig electr ic dr iv e system ,and describes the main pro ducts at ho me and abr oad ,also sums up the use o f co mput er and fully micr opro cesso r -contr olled DC v ariable speed drive sy st em and the adoption of new technolog y and technique in respects of the oil rig ,a t last r efers to the dir ect ion of domestic pro ducts and the pro spect of mar -ket .Keywords o il rig electric dr ive sy st em dev elo pm ent1 前言石油钻机经历了从机械直接驱动到电力驱动的时期,电力驱动比机械驱动具有调速特性好、经济性能高、可靠性强、故障率低、操作更方便灵活等一系列的优越性。
石油钻机主要组成
现代钻井系统组成
动力系统 提升系统 旋转系统 循环系统 井控系统
1.动力系统 1.动力系统
柴油机(黄色 直接驱动发 柴油机 黄色)直接驱动发 黄色 电机给钻井设备提供电能
电动机驱动泥浆泵工作 (顶部装置为发电机降温 顶部装置为发电机降温) 顶部装置为发电机降温
电力传输动力系统
死绳锚 绞车
存储滚筒
2.提升系统 2.提升系统
绞车由带钢丝绳的滚筒、 绞车由带钢丝绳的滚筒、 猫头轴、离合器、 猫头轴、离合器、换向齿 轮-链条及刹车装置组成 链条及刹车装置组成
猫头分为摩擦式猫 头和自动猫头
提升系统→ 提升系统→绞车与猫头
2.提升系统 2.提升系统 提 升 系 统 ↓ 天 车 | 游 车 | 钢 丝 绳
旋转装置
→钻头
PDC钻头 PDC钻头
取 芯 钻 头
旋转装置
三牙轮钻头
新 钻 头 正 准 备 入 井 钻 井 液 高 速 流 过 喷 嘴
旋转装置
→井下钻具旋转方式 钻柱扭振 钻柱横振 钻 柱 纵 振
4.循环系统 4.循环系统
水龙带 泥浆泵 水龙头
泥浆泵
加重装置
立管 排出管线 方钻杆
泥浆池
钻柱
立管
谢谢大家
1.动力系统 1.动力系统
皮带传递动力带动 上部的泥浆泵工作
几台发动机的链条及 齿轮组装在金属盒内
机械传输动力系统
天车 死绳
2.提升系统 2.提升系统
旋 转 钻 井 平 台 提 升 系 统
快绳 钻绳 游车 滚筒 大钩
不论钻井平台是以 电能还是机械传输动 力，目的都是为了钻 井，所以提升系统必 不可少。 不可少。一般提升系 统由绞车、滚筒、 统由绞车、滚筒、井 天车、 架、天车、游车和钢 丝绳组成。 丝绳组成。
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耗尽。
四、主要技术经济考核指标
• 目前国内发电控制系统大体分为模拟控制型和全数字型。模拟控制型是基于 传统的发电控制理论，采用三极管、电阻电容等元器件组成模拟系统，优点 是控制理论非常成熟，从第一代电驱动钻机开发使用至今已有几十年了。缺 点是电子元器件种类和数量较为繁多，结构非常复杂，装配和安装调试都很 烦琐，也不便于用户的保养维修。全数字型发电系统是近几年来在国内逐步 发展起来的新一代控制系统，将国外先进的技术和电子元器件同国内发电控 制系统相结合，具有性能稳定、结构紧凑、控制简单、维护方便等诸多优点， 正逐步取代传统的发电控制系统。
• 三调、速器项目的部件构成及关键技术
正向动作型(分正向和反向动作型两种,正向 型:执行器的输出大小和控制器的输出电流成 正比反向型则成反比)电子调速器2301A，与 CAT35系列柴油机、执行器以及测速磁头共 同组成速度调节系统。以达到柴油机转速稳 定即发电机频率稳定的目的。2301A可以和 伍德沃德的SPM-D11同步器负荷传感器及 其他发电控制设备相匹配，可实现几台并网 机组之间有功负荷均衡。
• PLC可编程逻辑控制器
西门子S7-200系列PLC具有体积小、扩展性强、价格低廉等优点，可 完美的满足小规模的控制要求。
它是发电控制系统的逻辑控制中心，实现柴油发电机的由停机到怠速、 满速、发电、并网的控制切换。可实现系统的紧急停车、故障报警、运 行指示等功能。
• ABB空气断路器
发电系统输出供电断路器，ABB SACE公 司制造的低压空气断路器是当今市场上能找到 的最顶级的产品。具有结构坚固、安全可靠、 完善的智能保护功能等诸多优点，根据系统需 要，断路器配有电动机储能装置，由PLC控制 合闸/分闸，无须人工操作。在正常状态下， 只需操作门板上一个旋钮开关，就可以控制发 电机的启动发电、并网合闸。
• 变压器
发电控制系统变压器根据其各自功能 不同分为：励磁变压器、测量变压器、反 馈变压器、同期变压器、电源变压器；它 们在系统中各自实现自己的作用。
• 1 发电机组
常见问题解析
• 1.1 启动前的准备
• 启动前，首先按柴油机起动规程检查油、汽、水及柴油机各个有关部件。 然后按以下规程检查:
• (1) 打开柜门，合上UPS电源开关，操作“运行开关”S1至“怠速”位置， 投控制电源，“电源管理器”屏幕闪烁，调压器、PLC、电力仪表均有电源 指示。
• 稳压电源
包括AC220V稳压电源UPS及DC24V开关电 源。UPS电源进线安装了交流滤波器，为 6RA70直流调速装置提供稳定纯净的交流电 源，确保发电机励磁电流可稳定控制；开关电 源为控制系统提供稳定的直流电源，有效克服 进线电源的电压波动及谐波干扰。
• 电源监视器
多功能电力监视仪表，实时在线监视电源三 相电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功 率因数等等；通信配有RS—485标准接口，远程 异地显示电源参数；各种故障报警：相序亦转、 过/低电压、过/低电流、过/低频率、有功/无功 功率过输出、三相电压/电流不平衡率、电压/电 流谐波等。其结构简单、安装方便，是一个功能 全面的监视仪表。
机组设备的损坏。 • 1.1 发电机组的解列停机操作 • 需停掉一台机组时。操作“运行开关”S1由并网旋至满速，主开关将自动分闸，待电压降至40V左右然后使
运行开关旋至怠速，等待机组冷却后运行开关旋至停机位置。打开柜门关掉UPS电源开关。 • 注意:当发电机组停机时，务必将发电机组控制柜上的“运行开关”旋至“停机”位置，关掉UPS电源以保
二、发电机组•控制调速柜器主输要出信技号术为指:0-标200及m特A、色正向;
• 转速范围:1500r/m-6000r/m • 频率稳定度（稳态）:≤0.5% • 频率降（稳态）：≤3% • 瞬态频率差：≤10% • 频率恢复时间：≤2S • 调压器励磁电压输出为:DC 0-130V • 调压器励磁电流输出为:DC 0-30A • 电压稳定度（稳态）:≤1% • 瞬态电压差：≤15% • 电压恢复时间：≤2.5S • 有功均衡为机组额定的≤±3% • 无功均衡为机组额定的≤±3%
• (2)柜中X2端子排上11＃、16＃直流电压应大于DC20V。。
• (3)“发电机主开关”Q1应处在“断开”位置。
• 1.2 起机
• 在准备工作完全就绪后，按如下规程进行操作。
• (1)打开压缩空气阀门，操作气动按钮，柴油机自动升速至怠速值。
• (2) 经柴油机怠速运转一段时间后，操作“运行开关”S1至“满速”位置， 柴油机转速应升至额定值。
• 发电柜单套造价约为15万元左右，销售价格为30万元左右；每台钻机需3～4 套发电柜，利润可达45 ～60万元；以年产量20套钻机计算年利润可达900万 元。
谢谢大家!
数字式电源管理器SPM-D11是一款微处理 控制技术的同步装置，它可以和Woodward 或其他品牌的调速器和调压器相兼容，适于 单相或三相交流发电机。具有断路器Q1控制、 负荷自动分配和功率因数的控制功能，以及 发电机组保护功能。
它是一个综合的发电机组管理模块。用于 管理发电机组如同步检定、有功和无功均衡、 保护发电机过/欠电压、超/低频率、逆功、 减功率以及过载等。
• (3) 操作“运行开关”S1至“发电”位置。
• (4) 观察“电力仪表”P，三相电压为600V。
(5) 观察“电力仪表”P，频率为50Hz。
• (6) 发电机“运行”灯H1亮，此时发电机处在空载运行状态。
常见问题解析
• 1.1 发电机组的并网操作 • 欲将处在空载运行状态的机组并入交流母线上运行，按如下操作。 • (1)“发电机主开关”Q1的显示已储能状态，且开关处于分闸位置，参考下图。 • (2) 操作“运行开关”S1至“并网”位置。 • (3) 等待“电源管理器”发出合闸指令，Q1自动闭合，柜门上并网指示灯H4亮。 • 警告：禁止在“发电机主开关”Q1上直接操作合闸按钮，直接合闸将导致系统运行不稳定，或者可能造成
• 调压器
数字调压器采用西门子6RA70系列直流调速 装置，用以控制发电机励磁电流的大小，与电 子调速器2301A共同构成一个转速电流的双闭 环系统，从而在系统负荷发生波动时，能够使 发电机的电压稳定在600V，电网的频率稳定在 50HZ，从而满足系统的要求，使系统能够稳定 的运行。
• 电源管理器
发电机组常见问题解析
答辩人:于洋 孙德磊 王跃 杨东
装备制造总公司电气公司工程调试部 二○○八年八月
• 一发、电控概制述系统是石油钻机的动力来源,是钻机
电控系统的重要组成部分; • 发电机组控制系统，其主要功能是对柴油发电机 组进行控制，具体的控制对象是柴油机转速和发 电机电压，同时对发电机组的运行进行测量监视 和安全保护。
保护(超出保护值断路器跳闸)：
• 过电压: +20% 延时1s • 欠电压: -15% 延时1s • 过频率: +10% 延时1s • 欠频率: -10% 延时1s • 逆功率: -7% 延时1s • 励磁过流 150% 延时1s • 过电流: 依据发电机额定电流整定 • 短路： 2.5倍发电机额定电流 • 功率限制: ≥95%发电机额定功率 • 电流限制: ≥95%发电机额定电流