变频器在泥浆泵上的应用

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1、变频器在泥浆泵上的应用一、引言泥浆泵是油田钻机最主要的设备之一，它的正常运转和工作效率直接关系到油井的经济建设和成井率。由于其钻井工艺的特殊性，对泥浆泵的电控设备要求特别苛刻，特别在变频器选用上非常谨慎，长期以来一直是国外产品的天下。由于国外变频器存在价格昂贵，调试周期长，维修周期长的特点，油田上因变频器故障得不到及时维修,造成质量事故的现象时有发生。在这种形式下，我公司自主研发了可替代进口机的专用变频器。该变频器体积小，重量轻，便于安装、调试、维护方便,效率高，性能稳定。变频驱动泥浆泵较传统机械驱动有以下优点：节能，操作简单，无

2、级调速，控制精度高，工作效率高。变频技术在油田钻机泥浆泵上的开发应用，不仅提高了钻机的水平，改善了钻机的操作性能，更重要的是加强了钻机的作业能力，提高了钻井效率和质量。二、泥浆泵循环工艺在钻井过程中，共分为起落井架，钻进，泥浆循环，钻具更换，下套管，测井等几大工序。主要设备分为绞车，转盘和泥浆泵等。而泥浆泵则相当于整个钻井设备的心脏，它所输出的泥浆的作用类似于人体内的血液。泥浆从钻杆内部自上而下注入，流过钻头后，再从钻杆和井壁的缝隙自下而上流出，在这一过程中，泥浆协助钻头冲击地壳，冷却钻头，带出碎屑，而更重要的是通过在泥浆中渗入重

3、晶石粉等物质可保持井下一定的压力，以避免井喷，象血液在人体内循环一样，运送营养，带走废物。泥浆泵的压力和冲数分别与驱动电机的输出转矩和速度成正比。三、技术改造方案泥浆泵是钻机的主要组成部分，一旦泥浆循环系统不能运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失（如卡钻），还有可能威胁到现场生产人员的人身安全（如井喷），所以对泥浆驱动系统要求具有极高的可靠性。我公司是国内最早研制变频器的公司之一，具有大功率变频器多年成功运行的生产经验，且性价比高。根据“经济、高效、可靠”的原则，胜利渤海钻井公司选择了我公司生产的风光牌JD-BP33-1200Z

4、（1200KW/600V16）变频器，该变频器采用单元并联结构，三电平技术，PLC控制，具备完善的保护功能，自动化程度高。3.1、泥浆泵供电系统组成框图该系统组成框图如图2示。3.1.1、柴油发电机组参数型号3－1FC6566-4LA92额定容量1900KVA额定电压600V额定电流1830A额定频率50Hz功率因数0.73.1.2、变频调速异步电动机参数型号YJ13×4额定功率1200KW额定电压600V额定电流1354A额定转速1000r/min额定频率50.5Hz功率因数0.9冷却方式强迫风冷3.1.3、泥浆泵参数16型号F

5、-1600额定功率1193KW齿轮速比4.206：1冲数120r/min缸套直径mm180170160150140压力MPa23.125.929.233.235.03.3、JD-BP33-1200变频器主要性能指标额定功率1200KW额定输入电压600VAC3相允许电压波动±20%额定输入频率50Hz允许频率波动±5%额定输出电压600VAC3相额定输出频率50Hz额定输出电流1354A过载能力1.5倍电流1分钟过流保护1.8倍电流立即保护工作方式连续3.4、JD-BP33-1200变频器主要技术性能3.4.1、单元并联技术：12

6、00KW/600V变频器由八个完全相同的变频单元组成，八个单元并联输出，如图3所示。图3八单元并联接线图16由于均流电抗的作用，强制八个变频单元的电流相等。这种方法与功率器件直接并联得到大容量输出相比，有如下优点：a.功率器件直接并联运行，要求并联的器件参数一致性好，同时对于装配工艺要求相当高，而采用单元并联，由均流电抗完成均流作用，可以不要求器件选配，同时对装配工艺的要求简单的多。只要均流电抗选择合适，可以很容易将均流误差限制在5%之内，这是器件直接并联难以达到的结果。b.器件直接并联的容量与器件容量之和相比并不相等，即器件并联

7、时必须降额使用，并联数目越多，降额越大，当并联数量达到一定数值之后，增加并联器件数量，对增加容量作用甚小，即是说，器件直接并联，其最大容量数值是有限制的。c.单元并联，则无上述限制。这台1200KW/600V变频器采用八个变频单元并联输出，各单元电流的差值在5%以下，均流系数为0.96。由此，采用同样的器件，用单元并联的方法可以得到比器件直接并联更大的输出。3.4.2、三电平技术在PWM电压型380V级变频器中，一般采用两电平电路。若用两电平电路实现600V的输出，势必要用昂贵的高压管或采用低压管串联结构，由于器件串联动态均压问题

8、不易解决，应尽量避免。在1200KW/600V变频器中，逆变电路部分采用三电平电路或称中点箝位（NeturalPointClamped—Npc）方式,它不但能输出较高电压，而且能降低输出谐波和电压变化率（dv/dt），良好的波形正是本设计的目的之一