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工程型变频器在油田修井机上的使用

2017/9/26 10:34:38 人谈论 次欣赏 分类:化工行业

择要:陆地平台修井机是一种解除油井出产毛病,可以举行完井、修井及钻井的体系,驱动绞车/转盘、泥浆泵机电的驱动器在体系中起着关头作用,靠得住的变频驱动体系可以无效地下降设备毛病率,优化操作进程,普及出产效力。本文先容了汇川手艺交流矢质变频体系在渤海旅大10-1平台修井机中的使用,对修井机体系做了简要阐明,对变频驱动体系作了具体先容。
  1、工程描写
  一、名目布景
  修井机可按照请求在平台上的每一一口井中举行侧钻,实现井口安装的装置,还可以实现油气井小修、检泵、打捞、修套、封堵等功课。修井机次要由司钻台、绞车、转盘、泥浆泵、游吊体系、传动体系、液路体系、气路体系、井架等构成。
  旅大10-1(后称LD10-1)为中海油在渤海的一个钻井平台,位于间隔绥中船埠70海里左右的海疆。平台原来设置的柴油机间接驱动绞车以及泥浆泵,存在乐音大、速率管制不机动、标的目的切换庞大、操作难度大、动力损耗大等问题,紧张影响业主的出产效力以及能效查核,为领会决以上问题,业主决意给外挂C平台修井机的绞车、泥浆泵装置交流矢质变频器。
  2、计划先容
  中海油LD10-1陆地平台修井机绞车(以及转盘共用变频器)、泥浆泵驱动体系采取汇川HE300多机传动变频产物,电压等级690V,设置2台1250A进线柜,2台1200kW根基整流柜构成共直流母线结构,设置2台1000KW逆变柜别离驱动绞车以及泥浆泵,绞车机电800kW/600V,泥浆泵机电600kW/600V,设置了1200kW的内置制动单位,完成绞车的疾速启停。经由过程Profibus总线联接HE300变频器与西门子S7-300 PLC,从而完成了钻杆提升、下放,泥浆泵轮回功课的近程总线管制。
  二、产物选型与配线
  一、产物选型
  依据中海油LD10-1陆地平台修井机的电压等级、机电功率并连系理论工况。
  2、电气原理
  接线图中次要包括主回路、辅佐电源回路、制动单位回路、编码器的接线体式格局。
  3、计划劣势
  一、现场总线管制手艺
  变频器经由过程现场总线Profibus-DP 协定与PLC 监控软件通讯,采取人机监控组态软件完成钻、修电机控体系的参数配置、监控、数据显现、数据记实、毛病自诊断、毛病报警等功效。在相干画面上经由过程抉择数据库按钮,人机界面操作简略可以举行工艺流程全进程监督、显现及时信息、汗青趋向画面等等。LD10-1油田综合调整修井机在失常任务时,司钻可以经由过程管制台上的触摸屏监控与钻井任务/工序状况相干的钻井参数以及相干钻井设备的次要运转参数,并可以完成钻压、转速、转盘力矩限定等参数以及某些功效的设定。
  变频器设置有液晶操作器SOP-30,SOP-30经由过程CANLINK总线与变频器及时通讯,及时监控多个运转参数,并不便切换参数;同时SOP-30敌对具体的中文正文,使患上用户可以无阐明书的环境下更改监控参数、管制变频器、毛病阐发等。
  2、绞车驱动电制动及与泥浆泵驱动共直流母线
  制动单位具备电子检测以及管制回路,可以及时检测绞车变频器直流回路的电压,在下钻功课中,游动体系经由过程滚筒拖动绞车驱动机电反转,机电在矢量管制变频器的作用下处于“发电”工况,当变频器直流回路的电压跨越阈值后,制动单位以斩波的体式格局管制内部的制动电阻接入变频器直流回路,并以能耗制动的体式格局将能量耗损在制动电阻上,这类能耗制动单位加内部制动电阻的制动计划称为电制动,包管了绞车在最大钩载下放时的制动个性,补充了液压盘式刹车的缺乏,普及了操作的平安性以及靠得住性。并且绞车驱动机电的能耗制动具备与液压盘式刹车的连锁管制功效。
  泥浆泵变频器以及绞车变频器共直流母线的多传计划,在绞车“发电”工况下,可以为共母线的泥浆泵变频器提供能量,下降了体系的损耗,淘汰了前级柴油发机电的油耗,普及了电能的行使率。
  三、转盘的无级调速及疾速正、反转切换
  转盘的转速可完成0~额外转速范畴内的无级调速,速按照钻井工艺理论工况的需求(井深、泥浆机能、钻头类型、钻头直径、地层岩性、钻进或者地质需求等)设定转盘转速,可无效的普及钻进速率,普及钻井时效,下降钻井本钱。
  司钻管制台配置有一转盘转向指配开关,按照钻井工艺以及钻井工况需求,把转盘转向开关配置为“正转”或者“反转”(转盘反转时,配置有反转口令以及确认按钮,以避免误操作而形成钻井事故)。按照理论环境顺时针动弹转盘扭矩限定给定手轮,给定以后的任务所需扭矩限制值,而后顺时针扭转转盘转速给定手轮,就能管制转盘按抉择的扭转标的目的以及给定动弹速率运行,转速给定手轮顺时针扭转的角度越大,则转盘的转速越高,按照钻井工况的需求,司钻可以随时改动转盘的转速。
  采取闭环矢质变频驱动计划就可以完满的完成无级调速以及疾速正反转切换。这也是间接柴油机驱动计划不行防止的错误谬误。
  四、转盘的扭矩限幅功效
  转盘变频器的扭矩限定功效可以在转盘驱动机电最大输入扭矩的0-100%之间肆意调理设定。钻进时,经由过程PLC收集变频器(转盘以及绞车共用变频器经由过程机器挂档切换)的电压、电流、频次及理论转矩并在触摸屏长进行显现。失常钻井功课时,转盘输入扭矩应动静任务在扭矩限定设定的范畴内,当呈现井下异样环境、转盘扭矩跨越扭矩限定设定值时,变频器维持扭矩限定设定值跨越设按时间报毛病变频器停机,并与转盘惯性刹车联锁举措,完成转盘扭矩限定护卫,防止产生钻具事故。钻井任务进程中,司钻可按照钻井工艺及钻具的理论环境,经由过程司钻管制台上的转盘扭矩限定设定手轮,随时调整转盘扭矩限定值的设定。转盘运转进程中,产生扭矩超限时变频用具有扭矩缓释功效。
  初期修井机计划采取的液力变矩器,自身有较大的传动损失,效力较低,装备须要的供油、冷却等辅佐体系,结构庞大,每一年都需求举行检修。采取汇川变频器的扭矩限幅机动、电子无级调速功效彻底可以省去液力变矩器,从而普及动力行使率,下降体系毛病率,淘汰培修本钱。
  五、 闭环矢量管制劣势
  采取汇川变频器,驱动绞车机电时的数据可以使外部举行高速、数字化,无差错的举行数据互换,抗烦扰威力强,同步精度高。在低频时能发生高的启动转矩并改善启动及低速时转矩的动静相应绞车采取单轴机电驱动,PLC 经由过程DP总线收集变频器的运转数据以及滚筒的转数旌旗灯号,判断游车起下钻工况,自动计较出游车的地位、速率,经由过程PLC 管制法式收回管制旌旗灯号,使绞车驱动机电以给定的速率驱动滚筒,完成绞车起下钻功率的正当行使以及普及钻井时效。行使交流变频调速范畴宽的劣势,游车速率为0-1.2m/s,知足钻井的工艺请求,绞车速率的闭环管制以及游车高度地位闭环管制的无机连系,不只可大幅度的普及钻井时效,并且加强了设备运转的平安性以及靠得住性。
  绞车驱动变频器因为采取了矢量管制计划,使的绞车驱动机电在零转速时也能输入额外扭矩(悬停状况),这是直流电驱动钻机不克不及对比的。
  六、毛病分级处置
  体系呈现告诫类毛病,四钻台近程复位便可持续应用;如呈现紧张毛病,变频器会断开进线柜断路器并提示毛病。例如,在高速环境下紧迫抱闸刹车,变频器会检测到电流刹时很大输入功率刹时很大,发机电刹时输入电压会下降当低于欠压点时变频器报欠压毛病紧迫泊车。
  毛病级别分为:
  级别一:毛病自由泊车;
  级别二:毛病加速泊车;
  级别三:毛病降额持续运转;
  级别四:持续运转,限定下限频次;
  级别五:持续运转,不行以再启动;
  级别六:持续运转,可以在启动;
  级别七:屏障毛病
  七、维护便当
  熔断式隔来到关,隔离以及护卫一体,支持本组逆变柜在线维护,柜外操作,平安靠得住。高分断威力,疾速熔断器,可疾速平安护卫,普及产物靠得住性。迅速切除了毛病部件并投入冗余备件,大大普及了维护的便当性,延长了毛病停机时间。
  变频器采取单管为单位的模块化设计,使之在高振动场所机器应力患上以涣散。功率模块自重小于25kg,单人便可维护兆瓦级别大功率逆变器。采取低漏感的busbar手艺,使体系的驱动机能到达最好。
  4、总结
  本体系抉择了业界无名品牌汇川手艺出产的HE300工程型变频器产物。经由过程我司以及中海油共同努力,定制化开辟,知足了客户现场高盐雾、高湿气等顽劣工况与特殊需要,至今运转不变靠得住,曾经无端障完井、修井多口,深患上业主及井队的一致好评。
  相较出口品牌,疾速的交货周期,客户工程进度的无效合营,为设置装备摆设节流了时间本钱;更低的投资用度及运转备件用度,为设置装备摆设节流了资金本钱,普及客户的经济效益30%以上;针对性的定制化开辟,成套体系解决计划提供,为产物情况、工况顺应性获得了知足。使患上体系靠得住性、易用性、经济效益等大幅普及。
  该体系名目的乐成使用,将放慢陆地石油钻/修井平台变频驱动体系国产化的步调,推进陆地平台行业工业降级。

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