s120共直流母线变频器在石油钻机电驱动控制系统中应用

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1、S120共直流母线变频器在石油钻机电驱动控制系统中应用摘要：本文在简要介绍当前石油钻机驱动方式的应用现状、变频器以及S120共直流母线变频器的特点的基础上，重点描述了S120共直流母线变频器在钻机电驱动中的应用实例，最后简要总结了S120共直流母线变频器对钻机技术进步的贡献和意义。关键词：石油钻机；电驱动控制系统；S120共直流母线变频器【分类号】：TG333.7石油钻机是油田勘探、开发生产的最主要的设备之一,随着钻进井深的增加以及地质条件的变化，要相应调节钻进的压力和转速，以提高钻进速度和防止卡钻的发生。因此对

2、钻机电气传动系统的性能有很高的要求。本文将拟对S120共直流母线变频器在石油钻机电驱动控制系统中的应用给予一定阐述，以供大家参考。1、石油钻机驱动方式的应用现状经过多年来的不断改进和逐渐完善，目前国内外石油钻机驱动型式已经发展成熟。统观世界各国生产和使用的石油钻机，其驱动型式主要有机械驱动、液压驱动、电驱动和混合驱动等四种模式。目前，国内电驱动钻机的控制采用的是直流调速传动（SCR）和交流变频传动（VFD）系统。而在1993年以前，国内电驱动钻机电控系统由国外进口，全部采用模拟控制方式。比如：美国GE公司钻机，I

3、PS公司钻机等。1993年国内成功研制了电驱动钻机，仍然采用模拟控制方式。1994年进口电驱动钻机电控系统开始采用全数字控制系统。截止2001年，国内打井的电驱动钻机电控系统大部分是直流调速传动系统，模拟控制仍占主要部分。随着现代控制理论和计算机控制技术的新成果在变频调速上的应用，以及大功率全控型电力电子器件的快速发展并进入实用化，最近十年来，交流变频传动在电动钻机上的应用开始得到重视，并发展迅速。2、共直流母线变频器介绍变频器（Variable-frequencyDrive,VFD）是应用变频技术与微电子技术，

4、通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。其中的直流母线就是承载整流后的直流的母线，逆变器再将此直流逆变为交流，而共直流母线系统，即用一台或多台进线整流装置，经过整流后连接到公共直流母线上，公共直流母线上可以接多台逆变器，形成共直流母线的变频驱动系统。3、S120共直流母

5、线变频器的性能特点西门子新型SINAMICSS120系列变频器体积小、重量轻、噪音低、设计美观、双机同步精度高、同功率模块具有互换性、多传动整体性能好、性价比高等优点。既可作“共直流母线”多机控制，又可实现“一对一”单机控制。西门子SINAMICSS120系列变频器，是一款空间优化的目前在西门子变频器中最高档次的产品。采用模块化结构,美观、体积小，便于安装和扩展。当变频器上电时，直流侧电容将通过预充电回路充电。当直流侧电压达到80%额定直流电压时，整流回路将开始提供直流电。西门子S120变频器，双电机同步数据在C

6、U320内部进行高速、数字化、无错误的进行交换，抗干扰能力强，同步精度高，双电机同步运行比光纤方式更加可靠，运行更加平稳，确保绞车两台驱动电机出力一致，绞车双电机驱动时，负载不均衡度9）逆变单元配有预充电回路开关，逆变单元维修时，可断开此开关。10）该系列变频器体积小、噪音低、负荷分配性能髙、同功率下损耗小，输出电流大。11）一个控制单元可以控制多至4个矢量模式的传动。既安全可靠又节省费用。这允许数据直接在传动与传动之间进行交换，因此可以省去上位机的介入。4、S120共直流母线变频器在钻机电驱动中的应用4.1目前

7、S120共直流母线变频器已经在国内陆地油田钻机和海上模块钻机、钻井船的电驱动控制上得到了广泛应用。特别是在中海油渤海的锦州25-1、金县1-1、绥中36-1、秦皇岛32-6、垦利油田，以及南海的陆丰13-2.番禺4-2B、番禺5-1B、恩平油田群、涸洲11T、涸洲6-9/6-10等油田成功应用几十套，运行安全稳定。4.2以海上模块钻机为例电驱动控制系统的设备配置和方案实施模块钻机电驱动控制系统硬件，由发电机控制柜（或中压配电盘）、AC600V正常低压配电盘、S120共直流母线交流变频驱动控制柜、含制动电阻、顶驱变

8、频控制柜、PLC综合控制柜、有源滤波器柜、AC480V正常（应急）低压配电盘、230V正常（应急）照明及小功率配电盘、UPS配电盘及电力变压器、司钻控制台、泥浆泵本地控制箱等组成。S120共直流母线交流变频驱动控制柜主要为绞车、泥浆泵、转盘、顶驱供电包括变频器进线柜、整流柜、泥浆泵逆变柜、绞车逆变柜、转盘逆变柜、制动单元、直流母排等。电驱动控制系统软件由工业自动化人机界面