一、項目背景

石油鉆機在尤其鉆探領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)舉足輕重的作用，鉆機設備需要克服復雜且惡劣的外部工作環(huán)境，對環(huán)境適應性、可靠性、技術(shù)先進(jìn)性有著(zhù)極高的要求，尤其對電控系統的冗余及穩定性更為苛刻。隨著(zhù)國產(chǎn)變頻器技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，在石油鉆機行業(yè)越來(lái)越多的主要負載設備開(kāi)始逐漸由進(jìn)口品牌轉向國產(chǎn)。

二、 客戶(hù)需求

由于客戶(hù)地理位置緯度較高，冬天氣溫較低，因此對變頻器等電氣設備要求在低溫條件下能安全可靠運行。

三、三電平鉆機傳動(dòng)方案

基于客戶(hù)需求，在本項目中，英威騰為項目中的絞車(chē)A/B、轉盤(pán)、泥漿泵1/2設備提供了變頻器，其系統主回路圖如下：

主電氣系統回路

由于本系統設計為網(wǎng)電鉆機，因此主回路整流部分采用12脈沖整流方案，并配置有源濾波裝置，以低輸入側諧波，滿(mǎn)足電網(wǎng)要求。

絞車(chē) A/B,電機為600KW,選用 GD3000系列變頻器，配置PG卡，采用帶PG矢量控制方式，絞車(chē) A/B兩套變頻裝置采用主從通訊控制，可以單機運行，也可以?xún)膳_主從驅動(dòng)，兩套裝置配置Profibus-DP通訊卡，與PLC通訊。

泥漿泵1#，2#電機為1200KW，選用兩套GD3000系列變頻器，采用無(wú)PG矢量控制方式配置Profibus-DP通訊卡，與PLC通訊。

轉盤(pán)電機為600KW，選用GD3000系列變頻器，用 GD3000系列變頻器，配置PG卡，采用帶PG矢量控制方式，與PLC通訊。

方案特點(diǎn)：

* 三電平拓撲結構，有效減低輸出諧波，從而降低電機噪聲、溫升，延長(cháng)電機壽命；

* 輸出dv/dt值大幅降低，有效延長(cháng)輸出距離，降低電纜及電機損耗和絕緣損壞；

* 優(yōu)異的驅動(dòng)性能，多機功率平衡同步運行；

* 超強電網(wǎng)適應能力，應對網(wǎng)電及發(fā)電機供電模式；

* 優(yōu)異零速懸停功能，提升設備可靠性，避免設備有驅動(dòng)器之間邏輯問(wèn)題造成“溜鉤”；

* 柔性扭矩控制，從驅動(dòng)器端解決鉆桿扭矩限幅釋放，響應更快，安全等級更高；

* 模塊化設計，緊湊化設計，有效減小空間體積；

* 相單元化設計，提高單元間互換能力，減少備件庫存。

四、現場(chǎng)情況

現場(chǎng)應用中對變頻器要求較高且比較頻繁的就是絞車(chē)應用，現場(chǎng)情況說(shuō)明以絞車(chē)為主進(jìn)行說(shuō)明：

（1）懸停：通過(guò)電氣控制，實(shí)現絞車(chē)任意點(diǎn)停車(chē)，短時(shí)無(wú)需機械抱閘輔助，提高生產(chǎn)效率。

起井架示意圖

153噸及懸停時(shí)波形

懸停時(shí)波形

（2）主從驅動(dòng)：絞車(chē)雙機運行模式，在任何負載狀態(tài)、速度狀態(tài)下均保持主從扭矩平衡，功率一致，運行平穩無(wú)振動(dòng)噪聲。

主從控制波形

五、結束語(yǔ)

英威騰GD3000三電平變頻器采用公共直流母線(xiàn)模塊化結構、高性能矢量控制等技術(shù)，不僅滿(mǎn)足了鉆機系統的各項高性能參數指標，也達到了鉆機的安全可靠及冗余穩定的要求，電機溫升、輸出諧波、共模電壓層面，遠優(yōu)于傳統兩電平驅動(dòng)方式。經(jīng)過(guò)在現場(chǎng)的10余套鉆機近三年的穩定運行，證明了英威騰GD3000三電平變頻器產(chǎn)品在性能、穩定行、可靠性方面能夠滿(mǎn)足大型鉆機的要求，并獲取該項目終端用戶(hù)的認可，伴隨二期項目的開(kāi)展，國產(chǎn)傳動(dòng)變頻器正式進(jìn)入國際石油鉆機領(lǐng)域，在世界舞臺上走出一條特色之路。