石油鉆采新裝備電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)PPT課件

1、3第1頁(yè)/共28頁(yè) 2 2、 ACACAC AC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的特點(diǎn)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的特點(diǎn) （1）通過(guò)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力并車(chē)，省去了機(jī)械鉆機(jī)龐大復(fù)雜的動(dòng)力并車(chē)系統(tǒng)； （2）采用單獨(dú)或分組驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)效率提高； （3）采用電子調(diào)速，柴油機(jī)可以穩(wěn)定在高效區(qū)工作，壽命延長(zhǎng)，燃油消耗降低（降低1012%）； （4）交流電動(dòng)機(jī)為硬特性，絞車(chē)、鉆盤(pán)仍需設(shè)較多的機(jī)械檔，只能有級(jí)變速。 4第2頁(yè)/共28頁(yè) 二、二、DCDCDC DC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) 這是繼ACAC電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)后出現(xiàn)的類(lèi)型。 1 1、動(dòng)力分配、動(dòng)力分配 由柴油機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)發(fā)直流電，驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)工作機(jī)工作。 典型的動(dòng)力分配圖如下。

2、5第3頁(yè)/共28頁(yè)6第4頁(yè)/共28頁(yè) 2 2、 DCDCDC DC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的特點(diǎn)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的特點(diǎn) （1）采用單獨(dú)或分組驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，傳動(dòng)效率提高； （2）采用電子調(diào)速，可使柴油機(jī)穩(wěn)定在最佳運(yùn)轉(zhuǎn)工況，壽命延長(zhǎng)，鉆機(jī)總?cè)加拖慕档停ń档?012%）； （3）直流電動(dòng)機(jī)，具有人為的柔特性，調(diào)速范圍寬，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，絞車(chē)、鉆盤(pán)只需設(shè)少量的機(jī)械檔； （4）用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，啟動(dòng)能力強(qiáng)。 (5)需要專門(mén)配置交流發(fā)電機(jī)組，提供輔助設(shè)備和照明電源； （6）直流發(fā)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)成本高，壽命相對(duì)較短，維護(hù)困難，還需特別考慮防爆問(wèn)題； （7）動(dòng)力機(jī)不能互濟(jì)，總裝機(jī)功率大，影響可靠性。7第5頁(yè)/共28頁(yè)

3、 三、三、ACACSCRSCRDC DC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) 這是當(dāng)前世界最流行的電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)類(lèi)型。 1 1、動(dòng)力分配、動(dòng)力分配 由柴油機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)交流電，通過(guò)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力并車(chē)，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(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，從而帶動(dòng)工作機(jī)工作。 典型的動(dòng)力分配圖如下。8第6頁(yè)/共28頁(yè)9返回24第7頁(yè)/共28頁(yè) 2 2、ACACSCRSCRDC DC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的特點(diǎn)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的特點(diǎn) （1）具有ACAC 、 DCDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)； （2）用直流電動(dòng)機(jī)價(jià)格高、壽命短，還需特別需考慮防爆問(wèn)題。 （3）投資成本略高于DCDC電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。 是當(dāng)今電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的主力機(jī)型之

4、一。是當(dāng)今電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的主力機(jī)型之一。10第8頁(yè)/共28頁(yè) 四、ACVFAC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) 基本原理 用柴油機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電，通過(guò)可控硅變頻器，得到可以改變頻率的交流電，驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)工作，從而帶動(dòng)鉆機(jī)各工作機(jī)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(jiàn)圖） 利用改變頻率，交流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可以人為地改變，得到人為的柔特性，滿足鉆機(jī)工作機(jī)的性能要求。人為特性曲線見(jiàn)圖。 11第9頁(yè)/共28頁(yè)返回1112第10頁(yè)/共28頁(yè)特點(diǎn) ： 1、具有ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)所有優(yōu)點(diǎn)；

5、2、克服了ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的主要缺點(diǎn)； 3、變頻器價(jià)格稍高，傳動(dòng)效率稍低。 是當(dāng)今電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的最高水平。最終將全部取代ACSCRDC電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。第11頁(yè)/共28頁(yè) 第二節(jié)第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 一、機(jī)械特性的分類(lèi)一、機(jī)械特性的分類(lèi) 機(jī)械特性：電動(dòng)機(jī)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(jī)械特性曲線。 按轉(zhuǎn)速n隨轉(zhuǎn)矩M變化的程度不同，機(jī)械特性可分為三類(lèi)： 1、當(dāng) 時(shí)，為特硬特性；在 nM曲線上，表現(xiàn)為一條水平線。 2、當(dāng) 時(shí)，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(shí)，為柔特性；在 nM曲線上，表現(xiàn)為一條近似的雙曲線。 見(jiàn)下圖。104

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

7、見(jiàn)下圖。15第14頁(yè)/共28頁(yè)16第15頁(yè)/共28頁(yè) 2、直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速方便；啟動(dòng)力矩大。 缺點(diǎn)：價(jià)格高、維護(hù)困難。 按照勵(lì)磁方式，可以分為： 并勵(lì)、它勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，石油現(xiàn)場(chǎng)最常用的是它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。 a、并勵(lì)、它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 并勵(lì)、它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性均為硬特性。 電路原理與固有機(jī)械特性見(jiàn)下圖。17第16頁(yè)/共28頁(yè)18第17頁(yè)/共28頁(yè) b、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性為 柔特性。 該特性很好，滿足鉆機(jī)的絞車(chē)和轉(zhuǎn)盤(pán)的要求。但是，當(dāng)載荷很小時(shí)，轉(zhuǎn)速過(guò)高，有“飛車(chē)”危險(xiǎn)，不適合用鏈條、皮帶傳動(dòng)。這導(dǎo)致其不能用在石油鉆機(jī)上。

8、19第18頁(yè)/共28頁(yè) 三、直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性 人為機(jī)械特性：人為地改變直流電動(dòng)機(jī)某些參數(shù)而獲得的機(jī)械特性。通常也稱：調(diào)速特性。 現(xiàn)代石油鉆機(jī)廣泛使用它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，這里主要講它的調(diào)速特性。 它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的基本調(diào)速方式有： 1、在電樞電路中串電阻調(diào)速（見(jiàn)曲線） 特點(diǎn)：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(zhǎng)期大量耗電，不經(jīng)濟(jì)。 適用場(chǎng)合：中小功率電機(jī)。石油鉆機(jī)不適用。 20第19頁(yè)/共28頁(yè)2、降低電樞電壓調(diào)速（見(jiàn)曲線） 特點(diǎn)： 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(chǎng)合：石油鉆機(jī)。第20頁(yè)/共28

9、頁(yè) 3、在勵(lì)磁電路中串電阻調(diào)速（見(jiàn)曲線） 特點(diǎn)： 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(guò)額定值的20%。 可適用場(chǎng)合：石油鉆機(jī)。第21頁(yè)/共28頁(yè) 四、鉆機(jī)用它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性 石油鉆機(jī)的工作主機(jī)是絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)、泥漿泵。 一般情況下，工作機(jī)的轉(zhuǎn)速都是從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)。對(duì)于絞車(chē)，當(dāng)大鉤空載上行時(shí)，為了減少上行時(shí)間，需要短時(shí)高速運(yùn)行，此時(shí)，可以高于額定轉(zhuǎn)速。 現(xiàn)代鉆機(jī)采用ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)方式，每臺(tái)（組）電動(dòng)機(jī)用一個(gè)可控硅控制柜，電樞的輸入電壓易于調(diào)節(jié)，故鉆機(jī)中大都采用它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)復(fù)合調(diào)速： 降低電樞電壓 勵(lì)磁電路串電阻 。22第22頁(yè)/

10、共28頁(yè)23ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)電路第23頁(yè)/共28頁(yè)調(diào)速過(guò)程如下： a、當(dāng)勵(lì)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(shí)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為固有機(jī)械特性； b、當(dāng)需要增速時(shí)，增大勵(lì)磁電路中串入的調(diào)速電阻阻值Rf，固有機(jī)械特性曲線上移，且特性變軟； c、當(dāng)需要減速時(shí)，將勵(lì)磁電路中串入的調(diào)速電阻Rf調(diào)至0，然后通過(guò)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(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線向下平移。 參見(jiàn)下圖。 第24頁(yè)/共28頁(yè)第25頁(yè)/共28頁(yè)第三節(jié) ACSCRDC電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的可控硅電源簡(jiǎn)介 現(xiàn)代鉆機(jī)采用ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)方式，每臺(tái)（組）電動(dòng)機(jī)用一個(gè)可控硅控制柜，將交流電轉(zhuǎn)變成可調(diào)的直流電，驅(qū)動(dòng)它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。 一、可控硅控制系統(tǒng)的主要作用 柴油機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電，經(jīng)電力并車(chē)后進(jìn)入交流電網(wǎng)（見(jiàn)前圖）。可控硅控制系統(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(lì)直流電動(dòng)機(jī)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