石油鉆采新裝備電驅(qū)動鉆機PPT課件

1、3第1頁/共28頁 2 2、 ACACAC AC 電驅(qū)動鉆機的特點電驅(qū)動鉆機的特點 （1）通過電網(wǎng)實現(xiàn)動力并車，省去了機械鉆機龐大復(fù)雜的動力并車系統(tǒng)； （2）采用單獨或分組驅(qū)動，簡化了傳動系統(tǒng)，傳動效率提高； （3）采用電子調(diào)速，柴油機可以穩(wěn)定在高效區(qū)工作，壽命延長，燃油消耗降低（降低1012%）； （4）交流電動機為硬特性，絞車、鉆盤仍需設(shè)較多的機械檔，只能有級變速。 4第2頁/共28頁 二、二、DCDCDC DC 電驅(qū)動鉆機電驅(qū)動鉆機 這是繼ACAC電驅(qū)動鉆機后出現(xiàn)的類型。 1 1、動力分配、動力分配 由柴油機帶動直流發(fā)電機發(fā)直流電，驅(qū)動直流電動機，帶動工作機工作。 典型的動力分配圖如下。

2、5第3頁/共28頁6第4頁/共28頁 2 2、 DCDCDC DC 電驅(qū)動鉆機的特點電驅(qū)動鉆機的特點 （1）采用單獨或分組驅(qū)動，傳動系統(tǒng)簡化，傳動效率提高； （2）采用電子調(diào)速，可使柴油機穩(wěn)定在最佳運轉(zhuǎn)工況，壽命延長，鉆機總?cè)加拖慕档停ń档?012%）； （3）直流電動機，具有人為的柔特性，調(diào)速范圍寬，可實現(xiàn)無級調(diào)速，絞車、鉆盤只需設(shè)少量的機械檔； （4）用直流電動機驅(qū)動，啟動能力強。 (5)需要專門配置交流發(fā)電機組，提供輔助設(shè)備和照明電源； （6）直流發(fā)電機、直流電動機成本高，壽命相對較短，維護(hù)困難，還需特別考慮防爆問題； （7）動力機不能互濟(jì)，總裝機功率大，影響可靠性。7第5頁/共28頁

3、 三、三、ACACSCRSCRDC DC 電驅(qū)動鉆機電驅(qū)動鉆機 這是當(dāng)前世界最流行的電驅(qū)動鉆機類型。 1 1、動力分配、動力分配 由柴油機帶動交流發(fā)電機發(fā)交流電，通過電網(wǎng)實現(xiàn)動力并車，集中供電。再經(jīng)可控硅整流裝置將交流電變?yōu)橹绷麟?，?qū)動直流電動機，從而帶動工作機工作。 典型的動力分配圖如下。8第6頁/共28頁9返回24第7頁/共28頁 2 2、ACACSCRSCRDC DC 電驅(qū)動鉆機的特點電驅(qū)動鉆機的特點 （1）具有ACAC 、 DCDC 電驅(qū)動鉆機的全部優(yōu)點； （2）用直流電動機價格高、壽命短，還需特別需考慮防爆問題。 （3）投資成本略高于DCDC電驅(qū)動鉆機。 是當(dāng)今電驅(qū)動鉆機的主力機型之

4、一。是當(dāng)今電驅(qū)動鉆機的主力機型之一。10第8頁/共28頁 四、ACVFAC 電驅(qū)動鉆機 基本原理 用柴油機帶動交流發(fā)電機發(fā)出交流電，通過可控硅變頻器，得到可以改變頻率的交流電，驅(qū)動交流電動機工作，從而帶動鉆機各工作機工作。 在可控硅變頻器的內(nèi)部，經(jīng)歷兩次電流性質(zhì)的改變：首先用晶閘管整流電路將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)電壓的直流電，再用逆變器將可調(diào)直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)頻率的交流電。 （見圖） 利用改變頻率，交流電動機的機械特性可以人為地改變，得到人為的柔特性，滿足鉆機工作機的性能要求。人為特性曲線見圖。 11第9頁/共28頁返回1112第10頁/共28頁特點 ： 1、具有ACSCRDC 電驅(qū)動鉆機所有優(yōu)點；

5、2、克服了ACSCRDC 電驅(qū)動鉆機的主要缺點； 3、變頻器價格稍高，傳動效率稍低。 是當(dāng)今電驅(qū)動鉆機的最高水平。最終將全部取代ACSCRDC電驅(qū)動鉆機。第11頁/共28頁 第二節(jié)第二節(jié) 電動機的機械特性電動機的機械特性 一、機械特性的分類一、機械特性的分類 機械特性：電動機的轉(zhuǎn)速n隨轉(zhuǎn)矩M而變化的關(guān)系。一般用曲線表示，稱機械特性曲線。 按轉(zhuǎn)速n隨轉(zhuǎn)矩M變化的程度不同，機械特性可分為三類： 1、當(dāng) 時，為特硬特性；在 nM曲線上，表現(xiàn)為一條水平線。 2、當(dāng) 時，為硬特性；在 nM曲線上，表現(xiàn)為一條略向下傾斜的直線。 3、當(dāng) 時，為柔特性；在 nM曲線上，表現(xiàn)為一條近似的雙曲線。 見下圖。104

6、0nMnM10nM13第12頁/共28頁14第13頁/共28頁 二、電動機的固有機械特性 固有機械特性：電動機的轉(zhuǎn)速 n 隨轉(zhuǎn)矩 M 而自動變化的關(guān)系。用曲線表示，則稱固有機械特性曲線。 1、交流電動機的固有機械特性 a、同步交流電動機 同步交流電動機固有機械特性為 特硬特性。 特點：具有較高的功率因數(shù)，效率高； 啟動性能很差；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壽命相對較短，價格較高。 適用于：不經(jīng)常啟動、轉(zhuǎn)速恒定的中、大功率場合。 用得較少。 b、異步交流電動機 異步交流電動機固有機械特性為 硬特性。 特點：過載能力較大；結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、維護(hù)方便、便宜。 適用于：不需要調(diào)速的各種場合。 交流電動機固有機械特性曲線

7、見下圖。15第14頁/共28頁16第15頁/共28頁 2、直流電動機的固有機械特性 直流電動機的優(yōu)點：調(diào)速方便；啟動力矩大。 缺點：價格高、維護(hù)困難。 按照勵磁方式，可以分為： 并勵、它勵、串勵、復(fù)勵直流電動機，石油現(xiàn)場最常用的是它勵直流電動機。 a、并勵、它勵直流電動機 并勵、它勵直流電動機的固有機械特性均為硬特性。 電路原理與固有機械特性見下圖。17第16頁/共28頁18第17頁/共28頁 b、串勵直流電動機 串勵直流電動機的固有機械特性為 柔特性。 該特性很好，滿足鉆機的絞車和轉(zhuǎn)盤的要求。但是，當(dāng)載荷很小時，轉(zhuǎn)速過高，有“飛車”危險，不適合用鏈條、皮帶傳動。這導(dǎo)致其不能用在石油鉆機上。

8、19第18頁/共28頁 三、直流電動機的人為機械特性 人為機械特性：人為地改變直流電動機某些參數(shù)而獲得的機械特性。通常也稱：調(diào)速特性。 現(xiàn)代石油鉆機廣泛使用它勵直流電動機，這里主要講它的調(diào)速特性。 它勵直流電動機的基本調(diào)速方式有： 1、在電樞電路中串電阻調(diào)速（見曲線） 特點：空載轉(zhuǎn)速不變；轉(zhuǎn)速只能下調(diào)；轉(zhuǎn)速越低，特性越軟； 調(diào)速方便；調(diào)節(jié)電阻長期大量耗電，不經(jīng)濟(jì)。 適用場合：中小功率電機。石油鉆機不適用。 20第19頁/共28頁2、降低電樞電壓調(diào)速（見曲線） 特點： 1）轉(zhuǎn)速只能下調(diào)；硬特性不變（固有特性曲線平移）； 2）調(diào)速方便；調(diào)速范圍大；經(jīng)濟(jì)性好。 可適用場合：石油鉆機。第20頁/共28

9、頁 3、在勵磁電路中串電阻調(diào)速（見曲線） 特點： 1）轉(zhuǎn)速只能上調(diào)；隨所串電阻增大，特性變軟； 2）調(diào)速方便；經(jīng)濟(jì)性較好。轉(zhuǎn)速不得超過額定值的20%。 可適用場合：石油鉆機。第21頁/共28頁 四、鉆機用它勵直流電動機的人為機械特性 石油鉆機的工作主機是絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵。 一般情況下，工作機的轉(zhuǎn)速都是從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)。對于絞車，當(dāng)大鉤空載上行時，為了減少上行時間，需要短時高速運行，此時，可以高于額定轉(zhuǎn)速。 現(xiàn)代鉆機采用ACSCRDC 電驅(qū)動方式，每臺（組）電動機用一個可控硅控制柜，電樞的輸入電壓易于調(diào)節(jié)，故鉆機中大都采用它勵直流電動機復(fù)合調(diào)速： 降低電樞電壓 勵磁電路串電阻 。22第22頁/

10、共28頁23ACSCRDC 電驅(qū)動鉆機電路第23頁/共28頁調(diào)速過程如下： a、當(dāng)勵磁電路中串入的調(diào)速電阻阻值Rf=0、電樞輸入電壓為額定值時，電動機的機械特性為固有機械特性； b、當(dāng)需要增速時，增大勵磁電路中串入的調(diào)速電阻阻值Rf，固有機械特性曲線上移，且特性變軟； c、當(dāng)需要減速時，將勵磁電路中串入的調(diào)速電阻Rf調(diào)至0，然后通過調(diào)節(jié)可控硅晶閘管的觸發(fā)電路，降低電樞輸入電壓，電動機的固有機械特性曲線向下平移。 參見下圖。 第24頁/共28頁第25頁/共28頁第三節(jié) ACSCRDC電驅(qū)動鉆機的可控硅電源簡介 現(xiàn)代鉆機采用ACSCRDC 電驅(qū)動方式，每臺（組）電動機用一個可控硅控制柜，將交流電轉(zhuǎn)變成可調(diào)的直流電，驅(qū)動它勵直流電動機。 一、可控硅控制系統(tǒng)的主要作用 柴油機帶動交流發(fā)電機發(fā)出的三相交流電，經(jīng)電力并車后進(jìn)入交流電網(wǎng)（見前圖）?？煽毓杩刂葡到y(tǒng)完成以下主要工作： a、經(jīng)三相電力變壓器輸入600V交流電，經(jīng)晶閘管構(gòu)成的全控橋式整流電路轉(zhuǎn)換成可調(diào)電壓的直流電，供給它勵直流電動機的電樞； b、用單相電力變壓器將電網(wǎng)中的交流電降壓，經(jīng)半導(dǎo)體二