电动钻机概述ZJ70DB、50DB、40DB
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。
ZJ70D型电动钻机配套标准
12
高压清洗机
310
1 环保生活水罐
8500*2200*1300 容量20m3,上部配置一个4m3小罐
2
餐厅
10000*2900*2900
3
操作间
10000*2900*2900
生4
活 设
5
施6
沐浴房 洗衣烘干房
冷藏房
10000*2900*2900 10000*2900*2900 10000*2900*2900
营地区
1套 （18 块）
15
照明路灯
16
圆井盖板
17 可移动作业梯子
18
吊篮
19
三方通话
高3m
10个
3.6*3.6m半圆型
采用网状板制作
1套
1套 1套
壁挂式对讲机 司钻、架工、副钻、三方用对讲机 1套 ★
1 卫
生2 健 康 设3 施
4
冲眼装置 药品柜
净化水装置 消毒柜
容量8L（不锈钢）
1套 1个 1套 ★ 1个
ZJ70D型电动钻机配套标准
钻机主要参数 1、最大钻深能力￠114钻杆(￠127)
5000-7000m(4000-6000)
2、井架高度
45m
3、钻台高度 4、净空高度（地面到转盘梁底） 5、最大载荷
9(10.5)m 7.2m 4500KN
6、钻柱最大重量 7、绞车最大输入功率 8、钢丝绳直径 9、快绳最大拉力 10、转盘开口尺寸
1台
工作方式：连续使用。
2 闭锁式悬转吊钩
DJ-8
起吊额载80KN
2个
3
速差自控器
4 高压管线保险链 5 无接头钢丝绳套
TS-30 TS-20 ST*1m ф 16-3m
电动钻机
1电动钻机的发展电驱动用于钻机最早开始于20世纪50年代中期，随后逐步完善、成熟。
与机械驱动相比，电驱动具有调速特性好、经济性能高、可靠性强、故障率低、操作更安全、方便、灵活、易于实现自动控制等一系列的优越性：特别是全数字控制系统的出现，使得电驱动控制系统控制性能更完善，可靠性更高，调整及更改功能更便捷，故障诊断及维修更方便：电驱动可以通过可编程控制器获得很多机械驱动所无法实现的功能，如顺序操作和联锁功能等。
1.3. 1 国内外电动钻机的发展现状国外在1994年已生产出了全自动化钻机样机。
现已研制出自动化、智能化电动钻机，在钻井实践中取得了较好的使用效果。
我国电动钻机电气控制系统的研究始于20世纪70年代中期。
20世纪80年代末，在借鉴国外先进技术的前提下，生产出我国第一台直流驱动的ZJ45D陆地电动钻机。
20 世纪90年代，通过引进国外核心电气控制模拟单元，生产出深井直流电动钻机，如ZJ50D和ZJ70D。
20世纪90年代后期，在引进国外全数字控制技术的基础上，开始全数字钻机电气控制系统的研究，如采用国外数字直流调速器，将模拟控制直流电动钻机升级为数字控制直流电动钻机。
全数字电控系统是目前电控系统的主流，它是用微处理器实现软件控制，具有完善的故障自诊断、运行、显示和保护功能、，全数字控制系统各环节的控制参数可实时调整．以满足钻井工艺新要求和钻井工况的实时变化。
近几年将交流变频调速技术应用于石油钻采设备上，生产出全数字交流驱动电动钻机。
交流驱动电动钻机采用了交流变频调速技术。
能够适应钻井工艺的要求．简化了钻机的机械结构，减轻了维护保养工作，提高了安全性、可靠性和移运性，且绞车体积小、质量轻、故障少、维护方便；调速范围宽，可实现无级调运：能够以极低的速度恒扭矩输出。
实现数控恒钻压自动送钻，对提高钻井时效、优化钻井工艺、处理井下事故十分有利。
新型司钻控制系统控制精确、操作简单，使司钻摆脱了繁重的体力劳动，并注重了操作技巧和钻井参数的优选。
宏华ZJ70DBS钻机配套与使用中遇到的问题
宏华ZJ70DBS钻机电气系统配套与使用中遇到的问题摘要：介绍了宏华产ZJ70DBS钻机在配套调试中遇到的问题，以及使用中在各种工况下的表现情况，以一个现场人员的视角讨论该套设备的优点，缺陷并提出改进建议。
关键词：电动钻机，变频，电气控制一、设备介绍ZJ70DBS钻机电气系统主要由4台主柴油发电机组、1台辅助柴油机发电机组、1座VFD房、1座MMC房、1座司钻控制房、2台绞车交流变频电动机、3台泥浆泵交流变频电机、组合液压站、各种传感器、电控元件、液控元件等构成。
本套系统划分为：供电，配电和控制三大部分。
供电回路采用：主发电机组或辅助发电机组供电两种方式。
主发电机组采用三菱柴油发电机组，提供正常钻井作业的动力。
设计辅助发电机组的目的是：当主发电机组不能运行的时候提供备用能源以保证应急操作或者当主发电机不必运行的时候，提供维护动力。
配电部分可划分为：变频传动部分和低压配电部分。
变频传动部分采用的是ABB的ACS800柜体式传动单元。
该单元包括以下部分：ACS800-307的柜式DSU整流单元、ACS800-107的柜式逆变单元和ACS800-607的制动斩波单元；整套传动系统采用分段直流母线供电方式，若出现一套整流设备有故障，可以闭合直流母线联络开关，从而通过另一套整流设备可为整个传动部分提供直流电源，保证正常的钻井作业，不至于产生停钻。
低压配电部分回路主要由：施耐德的MT框架型断路器、NS系列塑壳断路器、LC1系列接触器、LR2/LR9系列热继电器，鼠笼式电动机等组成。
控制部分选用西门子S7-300系列PLC，模块化，无排风扇结构，易于分布、强大的CPU处理能力，使得非常适合于石油钻机井场环境。
应用PROFIBUS总线技术，可以实现CPU与PROFIBUS网络上的其他分布式站点之间直接的高速、可靠的数据传输，从而建立了该套电气系统的控制脉络。
采用西门子MP370触摸屏，应用宏华自行开发的触摸软件，通过精美，简洁，实用的操作界面，为司钻提供简单轻松的操作，大大减少了工作强度，而且有实时设备和钻井工艺的状态数据显示，为司钻判断设备情况和钻井状态，提供了可靠实时的依据，同时为故障追踪，设备维护提供相关信息。
厄瓜多尔191队70D-50钻机设备性能参数
70D钻机性能简介一、简介ZJ70钻机是一种最大钻深能力为7000m(22966ft)的陆地SCR直流电驱动钻机，主要用于4500～7000m深度石油、天然气的勘探开发。
其形式及基本参数符合中国石油天然气行业标准SY/T5609的规定，主要配套部件符合API有关规范的规定。
能满足钻井新工艺的要求，钻机安全可靠。
该钻机绞车、钻井泵电传动系统采用一对二控制方式，即一套SCR电控柜同时控制两台直流电机。
转盘电传动系统采用一对二控制方式，即一套SCR电控柜同时控制一台直流电机。
绞车由两台直流电机通过链条传动驱动主滚筒和猫头轴，转盘由一台直流电机通过两档一级减速链条箱驱动，泥浆泵由两台直流电机通过窄V带驱动。
ZJ70D钻机技术和结构特点1、采用AC-SCR-DC一对二全数控电传动动力系统，绞车、转盘和泥浆泵可实现无级调速，获得良好的钻井特性。
启动平稳、传动效率高、负荷能自动均衡分配。
2、采用模块化设计，多种组合方式，增强了钻机通用性和互换性。
总体布置整齐、协调，设备模块少，搬家拆装方便，满足钻机快速移运的要求。
外钻台面上的设备、井架和底座低位安装，依靠绞车动力整体起升，方便安装并节省吊装设备。
3、绞车设计了4个机械档，与直流电机配合，有较宽的调速范围。
主刹车为液压盘式刹车，操纵控制简单、方便、省力，使钻井作业安全、可靠。
4、转盘采用独立驱动方式，使钻机的机动性提高，转盘驱动箱设两档，可满足不同工况的需求，提高钻井效率。
链条箱沉在钻台面下，钻台面平整、开阔、方便作业。
采用万向轴联接，安装时不需要严格更正。
5、该钻机的所有控制手柄、刹把、指重表等钻井仪表，均集中布置在司钻控制房内，便于司钻操作和观察。
6、电控系统采用国际上先进的可控硅整流控制技术，控制简单、方便、可靠。
7、采用先进的电子防碰装置和防碰过圈阀、重锤式防碰阀等组成防碰网络，可有效地防止上碰天车、下砸转盘事故的发生。
8、采用了高效泥浆固控系统，固控设备和系统流程能满足不同的钻井工艺技术要求，系统搬家方便、罐面平整、干净、整洁。
第十章 电动钻机概述
第十章电动钻机概述第一节石油钻机的分类及驱动形式一、电动钻机的发展电驱动钻机最早开始于20世纪50年代中期，随后逐步完善、成熟。
与机械驱动相比，电驱动具有调速性能好、经济性能高、可靠性强、故障率底、操作更安全、方便、灵活、易于实现自动控制等一系列的优越性。
特别是全数字控制系统的出现，使得电驱动控制系统控制性能更完善，可靠性更高，调整及更改功能更便捷，故障诊断及维修更方便。
电驱动可以通过可编程控制器获得很多机械驱动所无法实现的功能，如顺序操作和联锁功能等。
1. 国内外电动钻机的发展现状国外在1994年已生产出了全自动化钻机样机。
现已研制出自动化，智能化电动钻机，在钻井实践中取得了较好的使用效果。
(1)美国W-N Apache联合公司自动化钻机：其研制的自动化石油钻机，采用动力水龙头钻井方法，配备了自动移运和排放立根系统；采用微机控制系统，以监控钻机操作各工序正常作业；钻井深度为6096m。
其特点是钻机的总重量较轻，安装拆卸时间减少50％，采用自动化控制系统，可在lmin之内完成接单根作业，节约钻井时间12％-15％；全钻机只需要2人进行操作。
(2)挪威自动化钻机：挪威Temco公司生产的全自动化钻机，采用液压驱动的顶部驱动钻井系统，选用了一种轻型钻机结构，可降低钻井成本；采用机器人进行操作，在钻机中采用了许多新材料和智能技术，使钻井作业全自动化。
(3)小井眼自动化石油钻机：采用动力水龙头钻井方式，液压大钳、自动卡瓦、水平堆放钻杆，由机械手进行移运与排放。
该钻机自动化程度较高，接单根时间只需要6s。
实际应用中，电驱动钻机比机械驱动钻机具有更好的经济效益。
我国电动钻机电气控制系统的研究始于20世纪70年代中期。
20世纪80年代末，在借鉴国外先进技术的前提下，生产出我国第一台直流驱动的2J45D陆地电动钻机。
20世纪90年代，通过引进国外核心电气控制模拟单元，生产出深井直流咆动钻机，如ZJ50D和ZJ70D。
钻进设备绞车系统介绍
• ３．绞车的维护与保养
• （1）周期性维护
• 为使设备能够持续的正常工作，使各零部件具有 尽可能长的寿命，除了按规程进行正确的操作使 用外，还必须进行维护保养。在设备的使用期间 内，应进行周期性的维护保养。周期性维护分为： 班维护、周维护、月维护、半年及一年维护。在 维护过程中发现的问题视具体情况可以由操作人 员或专业人员加以解决，工作量大的(例如更换轴 承等)则要送机修站点或机修厂解决。对于液压盘 刹、绞车电机、送钻减速箱、送钻电机、送钻离 合器等部件的维护应按照各自说明书内容定期检 查、维护。
• （5）年维护
• ① 检查所有的连接件的螺钉螺母，松动时，要予以紧固， 开口销、锁固铁丝等如有丢失、损坏要予以复原；
• ② 检查各轴承的磨损情况，如过度磨损应予以更换；
• ③ 检查齿轮啮合情况、齿轮齿面磨损情况及齿面有无点 蚀，必要时需进行修磨；
• ④ 检查全部润滑油/脂管线应无泄漏及堵塞；
• ⑤ 检查离合器，如过度磨损应予以更换；
钻过程。
JC70DB绞车结构图
JC70DB绞车结构简图
（3）单台主电机工作时钩载、钩速参数 • 一般情况下不推荐使用一台电机独
立工作，但在一些特殊情况下有可能用 到一台电机独立工作。给出当游动系统 为6X7绳系时，只有一台电机工作时绞 车的钩载、钩速参数，以备必要时使用。
一台电机工作时钩载、钩速参数表
• （6）绞车在钻机上的安装
• 钻机底座在井场安装（低位）调节就位后就可以 进行绞车在钻机上的安装。
• 先将绞车下方安装面及钻机底座安装绞车位置表 面处清理干净，不允许有铁屑、螺栓、销子、砂 石等杂物存在。
• 将绞车主体按要求整体挂绳吊装，要求吊装平整、 平稳、安全，吊绳须有足够的强度，吊车等须有 足够的起吊能力，在检查无任何不可靠因素存在 的情况下将绞车缓缓吊起并放置在ZJ70DB钻机 底座平面上，调节绞车安装位置，并根据钻机出 厂前已配焊好的定位块定位后，用螺栓固紧到钻 机底座上。
ZJ70DB钻机电控系统技术规格书样本概况
陆地钻机ZJ70DB电控系统技术规格书样本目录1.说明 32.订单优先顺序 33.术语定义 33.1所有者 33.2供应商/卖方/供货厂家/包装商 34.供货范围 34.1供货范围 34.2主要技术参数 45.规范和标准 56.设备工作环境条件 67.总体要求及设计 67.1动力、传动系统（电力系统单线图见附录 1）： 67.2MCC配电系统（MCC系统单线图见附录 2）： 77.3照明系统（照明系统单线图见附录 3）： 77.4控制系统（系统通讯单线图见附录 4）： 77.5司钻控制系统： 78.内容包括 88.1柴油发电机机组进线柜及控制 88.2接地检测网络 98.324V直流电源单元 98.4功率限制单元 98.5整流柜 98.6绞车交流变频控制柜： 108.7转盘交流变频控制柜： 108.8能耗制动柜及能耗电阻箱 118.9自动送钻控制柜 118.10游车防碰自动控制系统： 118.11泥浆泵交流变频控制柜 118.12系统综合控制柜(PLC柜 128.13智能化司钻电控台(PLC控制台） 128.13.1司钻台控制功能: 138.13.2触摸屏操作及主要显示功能表 138.14顶驱馈电单元 158.15变压器馈电单元 158.16400V馈电 158.17400V电机控制中心 158.18220V辅助配电盘 178.19工控上位机（PC） 189.监造及验收 1810.标志 1811.涂装及颜色 1812.需要提供的文件 1913.质量控制及保证 1914.注意 2015.附录 201. 说明本文中提供了ZJ70DB陆地钻机电控系统的最低设计要求，供应商需参考以下规格提供功能完整和适合的电控系统设备和元件。
2. 订单优先顺序若发生任何矛盾，应遵从以下顺序处理：同时满足采购订单，国际规范和国家标准当有任何矛盾，应遵从高者。
3. 供货范围ZJ70DB陆地钻机电控系统供货范围包括设计，材料，加工 /制造，装配，油漆，检验和测试，但不包括600/400V变压器，发动机组，气动力站及电控房。
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2、 钻机采用宽频大功率交流变频电机驱动， 实现绞车、转盘、泥浆泵的100％全程调速。
3、 钻机绞车为单轴齿轮传动，一档无级调 速，机械传动简单、可靠。刹车采用液压盘式 刹车与电机能耗制动组合，能通过计算机定量 控制制动扭矩，实现零速悬停。
7000m 4500kN 1470kW I 无级调速 0~1.275m/s 3台F-1600
Ф952.5mm I 无级调速 “K”型 45m 双升式/新型旋升式 10.5m 4×1900KVA 一对一 6+1套
.
1、ZJ70DB钻机二 、总体方案
简述
钻机采用4台1900KVA柴油发电机组作 为主动力，发出600V/400V 50Hz交流电经 变频单元(VFD)变频后，分别驱动绞车，转 盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置的交流 变频电机。
最大快绳拉力
485kN
提升档位
1+1R
主滚筒尺寸
Φ770×1434mm
刹车盘直径
Φ1520mm
适用钢丝绳直径 Φ38mm
主刹车
液压盘式刹车
辅助刹车
电机能耗制动
.
四 、主要部件介绍
1、JC70DB绞车
绞车传动流程 绞车由两台700kW 0～2800r/min的交 流变频电机分别经两台二级齿轮减速箱减速 后，驱动单滚筒。在右齿轮箱输出端的另一 侧由一台37kW交流变频电机驱动一台摆线减 速箱，经推盘离合器及一级齿轮减速后带动 单滚筒。正常情况下该装置作为自动送钻用 ，一旦主电机出现异常该装置可以作为应急 用，活动钻具并可提起最大钻柱重量。
ZJ70DB、50DB、40DB系列交流变频 电驱动钻机
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目
录
一、 二、 三、 四、 五、 六、
概述 总体方案 主要技术特点 主要部件介绍 电传动控制系统 一体化仪表系统
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二 、 总体方案
1、ZJ70DB钻机
基本技术参数
名义钻深( 114mm 钻杆 ) 最大钩载 绞车额定功率 绞车档数 提升速度 泥浆泵型号及台数 转盘开口名义直径 转盘档数 井架型式及有效高度 底座型式 钻台高度 CAT 3512B发电机组 交流变频控制单元(VFD)
基本技术参数
名义钻深(41/4钻杆 ) 最大钩载 绞车额定功率 绞车档数 提升速度 泥浆泵型号及台数 转盘开口名义直径 转盘档数 井架型式及有效高度 底座型式 钻台高度 CAT 3512B发电机组
5000m 3150kN 1100kW I 无级调速 0~1.35m/s 2或3台F-1600 Ф952.5mm I 无级调速 “K”型 45m 双升式/新型旋升式 9m 3×1900K. VA
.
四 、主要部件介绍
3、JC40DB绞车
绞车传动流程
JC-40DB绞车由2台600V 500kW 0～
2600r/min的交流变频电机经1台二级齿轮 减速箱减速后，驱动单滚筒。在齿轮箱输 出端的另一侧由一台37kW交流变频电机驱
动一台摆线减速箱，经推盘离合器及一级
齿轮减速后带动单滚筒。正常情况下该装
2、ZJ50电机组作 为主动力，发出600V/400V 50Hz交流电经 变频单元(VFD)变频后，分别驱动绞车，转 盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置的交流 变频电机。
转盘：采用独立驱动方式，由1台 600Kw变频电机驱动。
绞 车 ： 由 2 台 高 速 、 宽 频 600Kw 变 频 电 机驱动，经二级斜齿轮减速后带动滚筒。
4000m
2250kN
735kW I 无级调速
0~1. 45m/s 2台F-1300
Ф698.5mm I 无级调速 “K”型 43m 双升式
7.5m 2×1900KVA 一对一. 5+1套
二 、总体方案
3、ZJ40DB钻机
简述
钻机采用2台1900KVA柴油发电机组作 为主动力，发出600V 50Hz交流电经变频 单元(VFD)，分别驱动绞车，转盘、泥浆泵 和独立送钻（应急）装置的交流变频电机。
4、 绞车采用独立电机自动送钻系统、游车 位置自动控制和工业电视监控等系统，并可对 起下钻工况和钻进工况进行实时监控.
5、MCC系统采用SIEMENS智能化软启动 装置，采用ET200模块实现MCC保护和监控。 技术先进性能可靠。
.
四 、主要部件介绍
1、JC70DB绞车
基本参数
最大输入功率
1470kW
.
四 、主要部件介绍
2、JC50DB绞车
绞车传动流程 JC-50DB绞车由2台600V 600kW 0～ 2600r/min的交流变频电机经1台二级齿轮 减速箱减速后，驱动单滚筒。在齿轮箱输 出端的另一侧由一台37kW交流变频电机驱 动一台摆线减速箱，经推盘离合器及一级 齿轮减速后带动单滚筒。正常情况下该装 置作为自动送钻用，一旦主电机出现异常 该装置可以作为应急用，活动钻具并可提 起最大钻柱重量。
置作为自动送钻用，一旦主电机出现异常
转盘：采用独立驱动方式，由1台 600Kw变频电机驱动。
绞车：由2台高速、宽频 700Kw/800Kw变频电机驱动，经二级斜齿 轮减速后带动滚筒。
泥浆泵：配3台，每台泵均各由1台 1200Kw交流变频电机驱动。
独立送钻（应急）装置：由1台37Kw变 频电机驱动。
.
二 、总体方案
2、ZJ50DB钻机
泥浆泵：配2或3台，每台泵均各由1台 1200Kw交流变频电机驱动。
独立送钻（应急）装置：由1台37Kw变 频电机驱动。
.
二 、总体方案
3、ZJ40DB钻机
基本技术参数
名义钻深(41/4钻杆 ) 最大钩载 绞车额定功率 绞车档数 提升速度 泥浆泵型号及台数 转盘开口名义直径 转盘档数 井架型式及有效高度 底座型式 钻台高度 CAT 3512B发电机组 交流变频控制单元(VFD)
转盘：采用独立驱动方式，由1台 500Kw变频电机驱动。
绞 车 ： 由 2 台 高 速 、 宽 频 500Kw 变 频 电 机驱动，经二级斜齿轮减速后驱动滚筒。
泥浆泵：配2台，每台泵均各由1台 970Kw交流变频电机驱动。
独立送钻（应急）装置：由1台37Kw变 频电机经行星减速后驱动滚筒。 .
三、主要技术特点