9000米钻机自动化控制系统简介

9000米钻机自动化控制系统简介

为整个钻井平台电气系统提供整体解决方案.

工程介绍

本公司为马来西亚GT901项目提供配套9000米钻机电控系统, GT901平台变频电驱动钻机系统由配电部分、变频传动部分、自动化与现场总线部分、动力变压器与辅助设备配电系统（MCC）、自动送钻部分、UPS电源、应急发电机控制部分等环节构成，系统装置分别安装在VFD房、司钻房、变压器房等平台场所。

电驱动钻机系统电源取自1550KW的CA T 3512B柴油发电机组660V电网，辅助发电机组经过变压器降压，分别得到400V、230V电网，分别为钻井设备、辅助用电设备、钻区照明、固控照明、生活区照明等提供电源。

600V电网负荷有绞车、1~3#泥浆泵、和非独立转盘驱动的变频控制装置（10套），600V/400V 顶驱电源，和抑制谐波的动态有源滤波器等设备；

400V电网负荷有自动送钻变频控制装置、与钻井设备相关的辅助用电设备（MCC）等。整个项目VFD柜、应急发电柜、MCC柜、自动送钻柜、PLC柜、有源滤波器柜、UPS柜等组成一套完整的自动化控制系统。

一、项目特点

1. 控制系统具有完善的自诊断和报警功能，能帮助操作者快速判断系统故障或误操作引起的错误；

2. 系统具有较强的抗干扰能力，并且PLC系统采用冗余设计，增强系统的可靠性和稳定性，充分考虑了高寒、潮湿等各种恶劣工况；

3. 系统实现了无级调速，具有较强的过载能力，能满足特殊工况下的低速运转要求；

4. 系统设计制造严格遵守了CCS相关规范，API标准和其他相关标准，并通过了CCS的检验；

5. 系统布局合理，操作简单、可靠，维护方便；

6. 满足并符合HSE的要求。

二、系统组成

1. GT901 VFD电控房设备

（1）绞车、转盘驱动系统（VFD）

（2）有源滤波器（APF）

（3）中压和低压开关柜

（4）制动单元柜和PLC控制柜

2. GT901 DSM电控房设备

（1）低压开关柜

（2）PLC控制柜

（3）马达控制中心（MCC）

3. GT901 DES电控房设备

（1）自动送钻（ABF）

（2）马达控制中心（MCC）

（3）PLC控制柜

4. GT901 EME电控房设备

（1）马达控制中心（MCC）

（2）UPS电源柜

5. GT901 应急发电机房设备

（1）应急发电柜

（2）综合显示柜

6. GT901司钻台设备

（1）触摸屏

（2）司钻台

7. GT901司钻台设备

（1）司泵台

三、系统功能

1.绞车工作时能实现无级变速，具有良好的启动性能。

2.转盘能实现无级变速调节，能反转、有扭矩限定功能。

3.钻台触摸屏拥有司钻台所有功能，能够在触摸屏上实现钻井操作。

4.电源总功率达到负载限定后能限定加载功能。

5.主断路器有欠电压脱扣功能，跳闸故障记录，谐波分析功能。

6.配有自动送钻柜，能够实现恒压和恒速两种送钻模式。

7. PLC系统采用冗余设计，系统安全可靠。

系统详细方案

一、中压和低压配电系统

1. 采用ABB真空断路器和施耐德高性能空气断路器

2. 采用ABB馈线和电动机保护继电器

3. 采用ABB多功能保护和开关控制装置

4. 采用施耐德高性能MT空气断路器

5. 具有欠压、过压、欠频、过频、过功率、逆功率、接地及短路等保护功能

6. 具有远程控制及显示保护功能。

二、电传动控制系统

1. 采用西门子6SE71变频调速柜

2. 通过系统总线网络实现通讯

3. 绞车电机具有悬停功能

4. 双电机同步采用SIMOLINK光纤通信

6. 绞车电机能够在有编码器和无编码器两种模式下工作

三、应急发电机控制系统

1. 采用施耐德智能型主断路器

2. WOODW ARD 230A电子调速器

3. DECS-100电压调节器

4. WOODW ARD SPM-D11电源管理器

5. 自动准同期并网功能

6. 有功及无功功率自动均衡分配

7. 具有欠压、过压、欠频、过频、过功率、逆功率、接地及短路等保护功能

7. 具有远程控制及显示保护功能

8. 配有综合显示柜，能够实时监视柴油机和发电机各项参数，并设有各项报警和保护功能

四、综合逻辑及网络监控系统

1. 钻机控制系统以西门子高性能PLC为控制核心，并通过现场总线控制技术（PROFIBUS-DP）构成系统网络，实现驱动、智能远程司钻台、MCC柜、HMI等设备的

高速通讯，上位监控实时监控各系统的运行状态并提供系统故障诊断。

2. 控制系统由S7-300（CPU315-2DP）、ET200M、6SE71构成，上位监测系统是触摸屏

3. 具有网络自诊断功能，从站丢失不停机。

四、电源系统

1. 驱动柜主母排电源：600V，50HZ MCC柜主母排电源：400V，50HZ

2. 电源系统可以分为正常供电，大平台应急供电两路和自备应急发电机，并且配有UPS电源，PLC柜由UPS供电。

3. 电源系统配有有源滤波器，能够动态滤除电网中的谐波。

五、MCC（马达控制中心）

1. 模块化技术，灵活多变，经济可靠。

2. 水平母线统一布置在柜体上方，与器件隔室分开，方便柜体之间连接，母线额定电流可至7400A。

3. 采用断路器技术的进线柜，结构紧凑，安全可靠。

4. 进线可以上进线或下进线。

5. 开关柜可以单面安装，也可以背靠背安装

6. 柜间走线使用填料涵

六、司钻台

1. 司钻台是各驱动装置启停控制装置，设有电气系统报警、状态指示、电流指示等。

2. 手柄用于绞车上升和下降，提高起钻效率。

3. 司钻触摸屏可以独立完成钻井操作，操作方便、安全、可靠。

4. 可以精确显示游车高度，并与刹车控制系统连锁，避免“上碰下砸”事故出现。

5. 能够实现自动送钻操作，设有恒压和恒速两种模式，能够适应各种地质条件，既提高了钻井质量，也降低了司钻劳动强度。

6. 司钻触摸屏可以独立完成钻井操作，操作方便、安全、可靠。