《〈石油钻采新装备》电驱动钻机

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1、1第一章电驱动钻机本章目录第一节电驱动钻机的类型及特点一、AC—AC电驱动钻机二、DC—DC电驱动钻机三、AC—SCR—DC电驱动钻机四、AC—CF—AC电驱动钻机第二节电动机的机械特性一、机械特性的分类二、电动机的固有机械特性三、直流电动机的人为机械特性四、钻机用它励直流电动机的人为机械特性第三节AC—SCR—DC电驱动钻机的可控硅电源简介一、可控硅控制系统的主要作用二、可控硅控制柜的电路10/4/20211第一节电驱动钻机的类型及特点从诞生到现在，电驱动钻机主要有四大类。一、AC—AC电驱动钻机最初的电驱动钻机为该类型，目前已很少使用。1、动力分配由柴油机带动交流发电机发电，通过电网实现

2、动力并车，集中供电，驱动交流电动机，从而带动工作机工作。典型的动力分配图如下。210/4/20212310/4/202132、AC—AC电驱动钻机的特点（1）通过电网实现动力并车，省去了机械钻机庞大复杂的动力并车系统；（2）采用单独或分组驱动，简化了传动系统，传动效率提高；（3）采用电子调速，柴油机可以稳定在高效区工作，寿命延长，燃油消耗降低（降低10～12%）；（4）交流电动机为硬特性，绞车、钻盘仍需设较多的机械档，只能有级变速。410/4/20214二、DC—DC电驱动钻机这是继AC—AC电驱动钻机后出现的类型。1、动力分配由柴油机带动直流发电机发直流电，驱动直流电动机，带动工作机工作。

3、典型的动力分配图如下。510/4/20215610/4/202162、DC—DC电驱动钻机的特点（1）采用单独或分组驱动，传动系统简化，传动效率提高；（2）采用电子调速，可使柴油机稳定在最佳运转工况，寿命延长，钻机总燃油消耗降低（降低10～12%）；（3）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；（4）用直流电动机驱动，启动能力强。(5)需要专门配置交流发电机组，提供辅助设备和照明电源；（6）直流发电机、直流电动机成本高，寿命相对较短，维护困难，还需特别考虑防爆问题；（7）动力机不能互济，总装机功率大，影响可靠性。710/4/20217三、AC—

4、SCR—DC电驱动钻机这是当前世界最流行的电驱动钻机类型。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。810/4/202189返回2410/4/202192、AC—SCR—DC电驱动钻机的特点（1）具有AC—AC、DC—DC电驱动钻机的全部优点；（2）用直流电动机价格高、寿命短，还需特别需考虑防爆问题。（3）投资成本略高于DC—DC电驱动钻机。是当今电驱动钻机的主力机型之一。1010/4/202110四、AC—VF—AC电驱动钻机基本原理用柴油机带动交流发电机发出交

5、流电，通过可控硅变频器，得到可以改变频率的交流电，驱动交流电动机工作，从而带动钻机各工作机工作。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。（见图）利用改变频率，交流电动机的机械特性可以人为地改变，得到人为的柔特性，满足钻机工作机的性能要求。人为特性曲线见图。1110/4/202111返回111210/4/202112特点：1、具有AC—SCR—DC电驱动钻机所有优点；2、克服了AC—SCR—DC电驱动钻机的主要缺点；3、变频器价格稍高，传动效率稍低。是当今电驱动钻机的最高水平。最终将全部取代

6、AC—SCR—DC电驱动钻机。10/4/202113第二节电动机的机械特性一、机械特性的分类机械特性：电动机的转速n随转矩M而变化的关系。一般用曲线表示，称机械特性曲线。按转速n随转矩M变化的程度不同，机械特性可分为三类：1、当时，为特硬特性；在n—M曲线上，表现为一条水平线。2、当时，为硬特性；在n—M曲线上，表现为一条略向下倾斜的直线。3、当时，为柔特性；在n—M曲线上，表现为一条近似的双曲线。见下图。1310/4/2021141410/4/202115二、电动机的固有机械特性固有机械特性：电动机的转速n随转矩M而自动变化的关系。用曲线表示，则称固有机械特性曲线。1、交流电动机的固有机械

7、特性a、同步交流电动机同步交流电动机固有机械特性为特硬特性。特点：具有较高的功率因数，效率高；启动性能很差；结构复杂、寿命相对较短，价格较高。适用于：不经常启动、转速恒定的中、大功率场合。用得较少。b、异步交流电动机异步交流电动机固有机械特性为硬特性。特点：过载能力较大；结构简单、寿命长、维护方便、便宜。适用于：不需要调速的各种场合。交流电动机固有机械特性曲线见下图。1510/4/2021161610/4/2