电驱动钻机文档格式.docx

1、AC-AC；吉林重机厂ZJ45D（xx）、ZJ60D、ZJ60D、SAC-SCR-DCxx厂钻机，AC-SCR-DC该钻机绞车由两台直流电动机驱动，经二级链轮减速后驱动滚筒和转盘，绞车主刹车采用液压盘式刹车，辅助刹车采用水冷式电磁涡流刹车。两台钻井泵各由两台电动机驱动。电传动系统采用一对二控制方式，AC-SCR-DC传动，即一套SCR柜控制2台直流电动机钻机，AC-ACR-DC，宝鸡厂2000生产ZJ20DF1.ZJ20DF钻机主要技术特性名义钻井xx2000米大钩额定负荷1350KN最大钻柱重量750KN绞车额定输入功率100KW绞车档数，二正二倒xx调速总装机功率2*320+735KW钻井

2、钢丝绳直径29mm最大快绳拉力20.6T钩速范围（8绳）01.214m/s天车*游车滑轮数5*4转盘档数：一档xx调速转盘开口直径444.5mm泥浆泵型号*台数3NB-1300*1泥浆最大输入功率956KW泥浆泵最大工作压力35Mpa井架有效高度31m2.主要特点.符合国际GB5609-1999.开口K型井架.底座为箱叠式底座.钻台采用一台400KW交流电机统一驱动绞车和转盘.JC20DB绞车主刹车为盘式刹车，可用于自动送钻.泥浆泵采用单独驱动3.各部件技术性能及规范.井架.底座.JC20DB绞车.TC-135天车.YG-135游车大钩.SL-135水龙头.ZP175转盘.YJ35交流变频电机

3、交流变频电驱动（AC-VFD-AC）钻机1.交流变频电驱动的基本工作原理交流电动机的转速关系式为n=60f（1-S）P，改变P、S或f都可以改变转速，但最好的调速方法是改变输入的电源频率f。因此，需要一个输入频率f及电压均可调，并具有良好控制性能的变频电源。随着电力电子技术的发展，采用可自关断的全控器件，应用脉宽调剂（PWM）技术及电动机矢量控制技术，研制出先进的交流变频器，形成了成熟的交流变频电驱动系统交流变频电驱动系统由交流电源、交流变频器和交流电动机组成。对于石油钻机，交流电源主要是柴油交流发电机发出的交流电（380V600V）。交流变频器的主回路由一个整流器和一个逆变器组成，两者通过直

4、流电路相连接。整流器将输入的固定频率的交流电变为直流电，逆变器再将直流电变为频率和幅值可调过的交流电供给交流电动机，从而可以准确地调节电动机的转速和扭矩2.交流变频电驱动的特点.交流变频电驱动钻机的绞车、转盘可实现无级调速，调速范围宽.电动机短时间过载能力强（12倍）.采用计算机自动控制技术.交流电动机没有碳刷换向器，不需采用防爆型，使用安全可靠、易于操作管理。.负载功率因数搞，能耗低，传动效率高3.钻机技术特点.采用先进的全数字化交流变频控制技术，通过电传动系统PLC和触摸屏及气、电、液、钻井仪表数的一体化设计，实现钻机智能化控制。.采用宽频大功率交流变频电机驱动，完全实现了绞车、转盘、钻井

5、泵的全程调速。.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。主刹车采用液压盘式刹车，辅助刹车采用电机能耗制动，并能通过计算机定量控制制动扭矩。.绞车采用独立电动机自动送钻控制技术，实现自动送钻，对起下钻工况和钻井工况进行实时监控。.配有井口机械化工具，自动化程度高，减轻了司钻、钻工的劳动程度。.钻机传动有三种基本形式：绞车传动装置、转盘传动装置、机泵组传动装置.井架及所有钻台设备均为低位安装，利用绞车动力整体起升井架。ZJ50DBS钻机（01年4月宏华公司）一、设计总则1.参照执行的技术标准SY/T5609-99石油钻机形式与基本参数和有关的API规范2.设计原则钻机的基本参数符

6、合SY/T5609-99石油钻机形式与基本参数国家标准的规定，并与美国API标准和国外其他先进标准接轨。机电数字一体化设计，成分发挥先进的数控电传优势，简化机械机构。钻机的主要功能实现数字控制，使钻机初步具有智能化、信息化功能。钻机满足钻井新工艺的要求，钻机的可靠性和技术性能达到过的外同类钻机先进水平采用国内外成熟的先进技术和结构，使钻机在先进性上再上一个台阶采用模块化设计，多种组合方式，增强钻机的通用性，互换性，适应不同用户和需求。二、钻机基本参数1.名义钻深范围3500-5000m2.最大钩载3150KN3.最大钻柱重量2000KN4.游动系统钻井绳数105.钻井钢绳直径35mm6.绞车额

7、定输入功率1100KW绞车档数一档无级调数7.转盘开口直径952.5mm8.泥浆泵额定功率及台数1176KW（FF-1600）2台9.井架有效高度43m形式K10.钻台高度9m11.供气系统6m最大工作压力1Mpa12.双立管高压管汇4*35MPa13.钻机装机总功率2*1200KW+510KW主发电机底特律DKW*214.固控系统230m15.传动方式AC-VFD-AV一对一控16.电机功率及台数1100KW*3三、钻机设计方案分析ZJ50DBS钻机采用AC-VFD-AC驱动方式，分为钻台区，泥浆区，动力区和供油供水区井架采用低后安装，整体起升井架共分为五段，装有死绳稳定器，二层台装有0.5

8、吨的风动绞车；二层台逃生装置；登高助力器等。底座钻台9米高，满足了“欠平衡钻井”钻井技术要求四、钻机各部份设计方案介绍1.主机系统JC50DBS绞车是一档变频调速绞车变频器使用SIEMENS交流变频调速控制器JC50DBS绞车提升档数为一档，无级调速大钩速度在01.128米/秒之间，电机在0rpm-2300rpm间自动调节转速JC50DBS绞车转盘为一档无级调速。转盘的转速范围在0280转/分之间JC50DBS绞车主刹车采用双作用气推水冷端面盘式刹车WCS436JC50DBS绞车辅助刹车采用能耗制动，取消了电磁刹车或水刹车JC50DBS绞车设有37KW辅助电机，辅助电机功能有二：一是，当主电机

9、系统发生故障时，启用辅助电机进行应急操作，二是，利用辅助电机反转带动滚筒转动，将钻压信号转换为电信号，以调节辅助电机转速，达到自动送钻目的。2.F-1600泵组该钻机选用2台1600泵，带泵电机基频选在40Hz，转速800e/min，功率1100KW，能满足泵满负荷工作。3.固控系统该系统满足了钻井工程技术要求4.动力系统变频电驱最大优点之一是功率因素高，均在0.9以上5.电气控制系统.数控变频调速系统ZJ50DBS电气控制系统包括一套对驱动转盘的1100KW变频调速异步电机进行正、反转无级调速的全数字交流调速系统，两套分别驱动2台泥浆泵的1100KW变频调速异步电机，进行无级调速的全数字交流

10、调速系统，和一套控制37KW辅助电机实现自动恒压送钻功能的全数字交流调速系统。.联络切换屏主要对变压器进行切换控制，同时也对辅助发电机组进行切换。.交流电机控制中心主要对井场的钻台、泥浆泵房、固控系统、油罐区、气源房、水罐区的交流电机进行控制.能耗制动系统下钻时，直流母排电压超过额定值后，即通过制动单元，自动向强冷制动电阻馈电，从而实现能耗制动。ZJ70DBS钻机（2004年5月宏华公司）第一章概述第一节用途及特点概述ZJ70DBS钻机是为勘探开发油气资源而设计制造的交流变频点驱动钻机。钻机按中国GB5609-1999石油钻机形式与基本参数的规定设计。并符合美国API规范和国外其他先进标准要求

11、。钻机钻深能力为7000mZJ70DBS钻机为机电一体化设计，钻机可实现数字化控制，具有自动送钻、能耗制动等先进功能。并具有钻井参数收集记录，以及远程通讯等功能。钻机电驱动为AC-VFD-AC方式，发电机组输出的交流电力经变频电控系统处理，输送至交流变频电机，分别驱动绞车、转盘和泥浆泵绞车用2台970kW交流变频电机驱动，提升速度档数为一档无级调速；转盘传动为一档无级调速，倒档由电机反转实现。绞车刹车系统采用液压盘式刹车和能耗制动的组合。钻机井架、底座主体为新型一体起升结构。设计了第一节井架与底座结构一体化扒杆起升的新型井架底座，钻台随井架一并起升到位。钻台下配有吊装井口设备和导轨和葫芦；起升

12、缓冲装置；钻台配有安全逃生滑到。钻机配套2台F-1600泥浆泵，分别用一台1200kW交流变频电机通过联组窄V带驱动。钻机动力采用4台1200kWCAT3512B主发电机组和1台400kWCAT3412辅助发电机组，5台发电机组可提供钻机动力和井场生活用电。第二节钻机主要技术参数名义钻深7000m最大钩载4500kN最大钻柱重量2520kN提升系统绳系6*7顺穿钻井钢丝绳直径38.1mm绞车额定输入功率1940kW绞车速度无级调速转盘开口直径950mm钻井泵额定功率*xx数1176kW*3xx井架有效高度/形式45m/K最高工作压力1MPa传动方式AC-VFD-AC交流变频电动机总功率6185

13、kW绞车电机970kW*2钻井泵电机1200kW*3钻盘电机600kW绞车辅助驱动电机45kW逆变调速柜5xx额定输出电压0690V（AC）额定效率97%第三节钻机总体布置钻机组装后，钻机分为钻台区，动力区、泵房区、固控区、供油供水区等，地面设有管线、电缆槽、上钻台管线、电缆槽为折叠结构，可实现搬家不坼电缆和管线，整体运输钻台区有井架、底座、绞车、转盘、游车、大钩、水龙头、司钻操作室，钻台偏房、液压猫头、以及2台5吨气动绞车等动力区有发电房和VFD房和MCC房。发电房共5幢，分别安装4台主发电机组，1台辅助发电机组，供气系统也布置在房内。泵房区有2xxF-1600机泵组固控区有泥浆罐，泥浆处理

14、设备等供油水区有高架水罐，高架柴油罐，机油罐等钻机各与区域之间由电缆槽、管线槽连接。油、气、水管线和各种电缆布置其中。第四节钻机主机配套设备清单（略）第二章钻机主机部件第一节井架1.技术参数最大钩载（6*7顺穿）4500kN2.结构特点井架为无綳绳K型井架第二节底座转盘xx最大载荷4500kN2.结构特点：DZ450、10.5-S底座为一次旋升式结构，低位安装，随井架起升到位。第三节JC70DB绞车绞车输入功率1940kW辅助驱动装置功率45kW钢绳最大拉力487kN制动系统，速度及功能控制能耗制动及交流变频控制驻车、定位、紧急制动、手动控制液压盘式刹车2.传动原理及结构特点绞车提升速度为0-

15、1.26m/s无级调速绞车刹车系统采用能耗制动和液压盘式刹车的组合，液压盘式刹车采用自然冷却方式。绞车速度及功能控制采用能耗制动及交流变频控制。能耗制动等功能，均通过计算机和电控系统实现了全数字控制。正常情况下盘刹仅起驻车、定位和紧急停车作用，同时具有手动控制下放钻具功能绞车辅助驱动装置主要有2方面的功能；一、数控变频自动送钻。二、故障处理。绞车在变频电传动系统控制下，可进行提升和下放速度、游车位置的数字闭环控制。同时时使主电机停机，液压盘刹紧急制动。第四节ZP375转盘第五节提升系统1.TC450天车2.YC450游车3.DG450大钩弹簧行程200mm钩口开宽220mm4.SL450-5两

16、用水龙头5.钻井钢丝绳直径第三章钻机配套系统第一节动力系统1.组成动力系统由4台1200KW CAT3512B主柴油发电机组和井机柜，1台400Kwcat3412辅助柴油发电机组，以及安装5台发电机组的发电房组成，发电房安装时可互相拼接成一个整体，内部连通。2.起动系统主柴油发电机组使用气起动辅助柴油发电机组使用电启动3.发电房用于安装五台发电机组电气传动系统1.交流变频电机2.电气传动系统特点电气传动系统特点是采用直接转矩控制、变频系统采用共用直流母线方式、能耗制动、数控变频自动送钻、全数字化操作控制系统、零转速输入最大转矩、顶驱的电气传动及控制系统的兼容。系统采用一体化钻井参数仪实现钻井参

17、数的实时监测，替代了传统的钻井参数仪，实现了参数数字化显示。系统由完善的保护功能：位置闭环控制实现游动系统防止上碰、下砸功能外，失电保护、自动送钻保护等功能。总结DBS钻机设计和使用中存在的不足，70DBS钻机设计中在转盘的惯性刹车设联动保护功能。这套钻机专门设计了一套组合式液压站，液压站有机融合了液压大钳、盘刹、平移装置和加油泵等设备。液压站电气控制系统设计采用PLC控制，优化控制线路的复杂性，便于操作控制和系统运行状态纳入司钻控制房的人机界面。3.电传动系统组成变频电传动系统由CFD房，MCC房和动力电缆等组成。第二节钻机控制系统钻机控制系统由司钻控制室、外围仪表及气控阀件组成。2.控制功

18、能起升及下放井架底座起下钻与游车位置闭环调控放碰放顿功能自动送钻与手动送钻盘刹与能耗制动控制转盘运行与扭矩限制钻井泵运行与泵压限制主电机故障时的应急操作顶驱控制钻台机具控制绞车的应急制动与解除数控钻机的自动控制自动灌浆3.钻井参数显示功能显示内容：悬重、钻压、立管压力、出口排量、泵冲（含累计值）、转盘扭矩、转盘转速、钩速、送钻速度、猫头拉力、游车高度、井深、钻时等参数。4.监视通讯功能二层台、钻台、振动筛、泵房的四个位置安装有可变焦、可视化监视系统六个对讲机相互联系配置海事xx系统第四节气源系统第五节F-1600泵装置第六节高压管汇系统第七节xx机械化工具1.5t气绞车2.YM-10液压猫头3

19、.ZQ100液压钻杆动力钳4.TQ35液压套管钳5.综合液压站第八节液压系统液压系统以综合液压站为动力源，分别为1台液压钻杆动力钳，1台液压小绞车，1台液压套管钳，2台液压猫头，1套井口液压吊装装置提供液压动力。并为井架及底座起升、下放油缸提供液压动力和缓冲。液压主要有各种液控阀件，液压管线组成。第四章钻机辅助系统（略）第五章钻机的安装及调试第一节钻机的安装1.安装准备技术准备工具准备吊装车辆准备2.浇注钢筋混泥土基础3.钻机安装钻机安装参照钻机平面图。钻机安装流程钻台区安装动力及控制区部分泵房区部分钻机油、气、水管线及电缆连接4.井架、底座起升后安装的部分5.钻机安装后的检查第二节钻机调试1

20、.调试前的准备工作2.柴油发电机组的调试3.4.5.6.VFD（MCC）的调试气源系统设备的调试辅助电机气胎离合器的调试绞车的调试重点检查.齿轮减速箱运转情况.气胎离合器的进、排气状况。.放碰过卷阀动作的可靠性，准确性7.空载运转调试8.绞车调试要求各操作准确、灵活各部位xx良好，不得有渗、漏油现象润滑油压稳定，润滑点油量最适宜运转平稳，无异常振动和响声各部位轴承xx正常9.泥浆泵组的调试10.转盘传动装置的调试11.xx机械化工具调试12.外围控制装置调试第三节钻机起升井架和底座起升起升之前应做好起升前的所有准备工作将井架和底座一起起升第六章钻机的使用与维护保养第一节警示1.严格按使用说明书

21、安全操作规范操作钻机2.游车下放至转盘面时，滚筒第一层缠绳不少于滚筒长度的3.严禁未切断钻机控制源检修设备4.变频电机检修时，保证主回路断电5.钻机工作时，钻井泵附近不允许人逗留6.钻机速度调节应缓慢平稳第二节钻机使用注意事项1.根据工况，选择合适发电机组。2.正常钻井时，绞车使用一台主电机3.当一台电机应故障不能使用时，可单机低速提升钻柱重量4.钻井作业中根据负荷合理调整速度5.向绞车、钻井泵补充润滑油时，采用密闭输送方式第三节适用与维护保养规程1.钻井队应配有机械、电气、仪表技术人员2.钻机出现故障时应停止使用并及时处理3.严禁钻机超载、超速、超温、超压运转4.钻机应进行周期性的维护管理5

22、.周期性的维护规定5.1井架和底座5.1.15.1.25.1.35.1.4常规检查维护项目起放前，检查缓冲装置在任何情况下，不允许拆除井架上的横、斜拉梁和其他构件钢结构上的各构件不允许钻孔和割孔，或进行任何焊接5.1.5应在每月或在下重套管等承受特殊负荷之前检查井架和底座5.2提升系统5.2.1xx维护检查作业项目5.2.2xx维护检查作业项目5.2.3月维护检查作业项目5.3传动系统5.3.1xx维护检查作业项目5.3.2xx维护检查作业项目5.3.3月维护检查作业项目5.4固控系统5.4.1xx维护检查作业项目5.4.2xx维护检查作业项目5.4.3月维护检查作业项目5.5供气系统5.5.

23、1xx维护检查作业项目5.5.2xx维护检查作业项目5.5.3月维护检查作业项目6.高寒期的使用和维护6.1、高压泥浆系统6.2、提升系统6.3、其他系统第七章钻机的拆迁与运输第一节钻机下放钻机下放与钻机起升的顺序相反。井架底座的下放与起升完全相反井架底座下放前，切记应做好以下工作1.将左、右基座装回原处2.将井架底座起升后安装的零、部件全部拆下3.消防水柜内必须装满清水第二节钻机拆卸钻机拆卸的顺序一般按后装的先拆，先装的后拆拆卸时应将紧固件分开包装，并用标签说明第三节钻机的运输钻机运输时需预先根据钻机部件的外形尺寸和重量编制车辆运输作业计划。第十章钻机的驱传动系统第一节工作机对动力与传动特性

24、的要求一、绞车要求1.连续变矩变速R=5102.具有一定的过载能力3.操作xx可靠二、转盘要求1.R=5102.能倒转、微调3.有限扭装置三、钻井泵要求1.R=1.31.52.允许短期过载小结作业第二节动力传动类型与特性一、钻机动力传动类型1.柴油机驱动.柴油机机械驱动.柴油机液力驱动2.直流电驱动3.交流电驱动二、特性参数1.适应系数K=M名义/M额2.调速范围R=n最大/n最小3.发动机驱动特性：第三节钻机传动的基本概念一、传动系统功用发动机硬特性传动系统工作机具有特性传动系统要解决几个问题1.增扭减速2.变扭变速3.并车4.正倒车5.脱挂能力二、钻井传动方案及特点1.统一驱动2.单独驱动

25、3.分组驱动三、钻机的功率1.装机总功率计算.统一驱动N总=N发泵+N发转+N发辅.单独驱动N总=N发起+N发泵+N发转+N发辅.分组驱动a.绞车+转盘N总=N发起+N发泵+N发辅b.绞车+泵2.工作机组功率计算绞车功率计算N发起=KG游*V1/发钩转盘功率计算N发转=N转/转泵组功率计算N发泵=KN水/发泵泵第四节液力传动装置在钻机上的应用一、液力传动基本概念液力传动利用液体来传动动力的一种形式二、液力传动工作原理液力传动式把主动轴上的机械能先变成液体能，再把液体能转换成从动轴上的机械能三、液力传动优缺点优点：1.传动性能柔和2.对动力机过载保护3.吸收振动4.没有摩擦和磨损5.克服静载启动

26、性能缺点1.传动功率损失大，效率低2.一般只适应告诉传动3.需要附加设备四、液力传动基本类型1.液力偶合器2.液力变距器WB-700CHC液力变阻器M涡=M泵+M导-MT=MB+MD“-”表示液体对叶轮的作用“+”表示叶轮对液体的作用特点：.N涡为0时M涡达到最大.M涡变化时，M泵变化不大.反转工况.自动变距变速3.综合式液力传动副导轮可以转动可以固定五、液力传动装置在钻机上的应用1.在绞车上的应用充分利用钻机功率改善了绞车调节性能M泵=An泵因为nxx=n泵又因为=M涡*n涡/M泵*n泵所以An柴*=M涡*n涡可得n涡=A*n柴*/M涡=A*n柴*/n涡应用a.调节一点油门，可使n涡变化很大b.调节一点油门，可使大钩提升力变化很大提高了绞车的柔和型与可靠性提高了绞车的启动力矩2.在钻井泵上的应用提高了泵组功率利用率便于处理事故减缓振动简化开双泵操作3.在转盘上的应用充分利用功率有利于处理事故消除了与泵的干扰六、使用中的几个