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迈凯诺变频器在石油钻井机的应用

一、 引言：

随着现代电力电子技术及微电子技术的飞速发展，变频器作为一种现代工业革命的产物，已越来越多地应用到工业生产的各个领域。从低压到高压，从普通到特殊，变频器在调速和节能等方面都发挥着无可替代的作用，并正在逐步地向纵深拓展。现在我们应长庆油田石油管理局井下作业分公司的要求，对其钻井设备—石油钻井机又进行了变频改造，并收到了较好的效果。

二、石油钻机的系统简介

Ø 钻井目的

带动钻具破碎岩石，向地下钻进，获得石油或天然气

Ø 旋转钻机核心动作

旋转钻进---破碎岩石

泥浆循环---带走破碎后的岩石

Ø 核心系统

起升系统、旋转系统、泥浆循环系统

Ø 核心动作所需核心部件

井架、底座、转盘、绞车、天车、游车、大钩、水龙头和泥浆泵

Ø 现场的动力系统是由两台1000KW的电机提供，其主要参数如下表：

额定功率	1000kW	额定电压	600V	额定电流	1205A
额定频率	60.5Hz	额定转速	1200r/min	恒功最高转速	1500r/min
最高转速	1500r/min	额定转矩	7958N.m	额定效率	94%
功率因数	0.85	绝缘等级	200级	极数	6
工作制	（S1）	冷却方式	IC06	防护等级	IP44/IP54
备注	编码器（ZFL-H25-102.4BM-G8-26FD-5M-J(4条线增量式，OC）

随着生产效率的不断提高，对钻井系统的要求也越来越高。钻井过程中钻杆需要频繁的提放，由于钻具重，要求提放要稳，到位准确，这是对钻机控制系统的总体要求。

迈凯诺变频器在石油钻井机的应用1.jpg

迈凯诺变频器在石油钻井机的应用2.jpg

三、变频器的配置情况

根据现场的特殊情况，我们选用了本公司自主研发生产的KE300A-1200G-T6（ 1200KW/660V）的变频器。其基本的参数为：

输入：三相，660V，50HZ

输出：三相，0-660V，0-60HZ

频率范围：0-60HZ

最高频率：33.5—300HZ任意设定

基本频率：0—60HZ之间任意设定

启动频率：0—5HZ

转矩提升：根据负载转矩调整到合适状态

迈凯诺变频器在石油钻井机的应用3.jpg

n 控制柜与变频器接线说明

迈凯诺变频器在石油钻井机的应用4.jpg

n 触摸屏操作说明

迈凯诺变频器在石油钻井机的应用5.jpg

四、应用效果

经过两个月的试运行，该系统呈现出明显的效果：

1、没有使用变频器前，起放井架是在工频50HZ通过变速箱直接加上负载，速度不制，井架自身约为40吨，大的钻机还要重，起放很不平稳，冲击大，不易于控制。使用变频器后可以在低频2—5HZ启动，速度慢，很容易操作控制起放位置，并且低频起重量大，安全可靠。

2、打井时原来就有四个档位，没有其他速度选择。工频50HZ时，合转盘离合，这样对钻杆及电机、变速箱都有很大的机械冲击。特别是在打到岩层时，地下的地质情况复杂多变，负载有时轻，有时重，这样使得发电机要丢频丢压，转盘转速时快时慢。在打定向井时就会偏离设计倾斜度。使用变频后，转盘转速在设定范围内连续可调，减少了频繁换档，根据地形可以灵活掌握其速度，转盘带动转杆时可以零频启动，对转盘的扭力就大大减少了，变频器还采用了较大的储能元件，以保证复杂多变的地质情况下负载的变化。

3、随着大量的石油开采，钻井深度越来越深，这样的情况下每9米就要提放一次转具，频繁的提升和下放，提升的重量越来越重原来提升要频繁的换档，才能适应越来越重的钻具，由于提升速度不可控制，井卡钻具时对其冲击很大，有可能把钻杆拉断，造成事故。使用变频器可以低速提升，并且提重量大，对于钻具冲击力小，易于控制提放位置、速度，适于频繁的提放钻具。

4、使用变频器后对于整个系统的的机械损耗也减少了，原来经常损坏的变速箱及刹车系统能够减少维修次数，减少大量的维修费用。在钻井情况下电机可以处于停止状态，而原来在工频运行时直接启动电机，启动电流大容易损坏发电机，运行后电机一直在运行状态，耗费大量能源。而变频器可以实现连续软启动，启动电流小，对发电机组没有冲击，原来每天用油3吨以上，而现在用油在2吨左右，所以也大大节约了能源。并且我们还配有电力变压器一套，以便有条件时直接接入高压网电运行。

五、结束语

石油钻机采用变频控制，是新兴的变频高科技技术在油田上的又一次成功应用。通过这一实践，证明了变频器的应用是十分广泛的。我们应该抓住这一机遇，努力完善这一类产品的工艺及性能，使之更能适应现场的要求，为变频器更新领域的拓展付出更大的努力。

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