CN203594554U - 集控式多机并联钻机柴油发电机组 - Google Patents
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Abstract
一种集控式多机并联钻机柴油发电机组，它包括动力控制系统、传动控制系统和MCC控制系统，其特征在于，动力控制系统分别连接传动控制系统和MCC控制系统，动力控制系统由四台交流600V的柴油发电机组组成，其中每台柴油发电机组包括柴油机、发电机、机组自动控制系统、调速系统和励磁调压系统；传动控制系统包括VFD电驱动系统和DC电动机；MCC控制系统包括变压器、井场设备和照明设备。所述的调速系统为燃油共轨的电子喷射供油方式；所述的励磁调压系统采用的是PMG永磁励磁及数字调压方式；所述的MCC控制系统采用的是自动并机运行方式。它解决电驱动石油钻探技术在动力系统中造成的谐波污染和无功污染等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油钻探中的动力机组，尤其涉及一种集控式多机并联钻机柴油发电机组。
背景技术
石油钻探设备通常工作于公共电网所不及的沙漠、海洋和陆地等环境场合，因此柴油发电机组及其相应的控制系统就成为了石油钻探设备的动力系统。钻机的所有主要设备、相关辅助设备及照明的电源均来取自柴油机发电机组；由于设备工作环境较为恶劣，在电驱动石油钻探技术在动力系统往往存在谐波污染和无功污染，不仅结构复杂，控制难度也非常大。
发明内容
本实用新型提供了一种集控式多机并联钻机柴油发电机组，它解决电驱动石油钻探技术在动力系统中造成的谐波污染和无功污染等问题。
本实用新型是这样实现的，它包括动力控制系统、传动控制系统和MCC控制系统，其特征在于，动力控制系统分别连接传动控制系统和MCC控制系统，动力控制系统由四台交流600V的柴油发电机组组成，其中每台柴油发电机组包括柴油机、发电机、机组自动控制系统、调速系统和励磁调压系统；传动控制系统包括VFD电驱动系统和DC电动机；MCC控制系统包括变压器、井场设备和照明设备。所述的调速系统为燃油共轨的电子喷射供油方式；所述的励磁调压系统采用的是PMG永磁励磁及数字调压方式；所述的MCC控制系统采用的是自动并机运行方式。
本实用新型将柴油发电机组输出的AC600V交流电先用晶闸管或二极管整流成直流电，经大容量电容滤波，再用电力电子器件IGBT完成逆变过程，得到电压和频率均可调节的交流电，驱动泥浆泵、绞车、转盘和顶驱的交流变频电机。电气传动控制系统采用速度、电流双闭环控制。绞车、转盘和顶驱主电机带有冷却见机，泥浆泵的驱动主电机，除带有冷却风机外，还有链条油泵、冷却喷淋泵、灌注增压泵等辅助设备，这些辅助设备要求与主电机运行联锁。整个系统采用先进的调速技术、励磁调压技术、全数字晶闸管整流装置、全数字变频传动装置、标志化的MCC及配电控制系统、PLC监控和通讯系统，提高钻井性能，扩大使用功能，增强了经济性和可靠性。
本实用新型的技术效果是：利用柴油发电机组的智能控制技术，在线监测负载的功率因数及输出电压（功率因数低，输出电压会升高），当功率因数低于设定值时（或输出电压高于设定值时），此时发电机励磁调压系统自动调整到进相运行状态，使发电机的处于过励磁运行，发出感性的无功功率，正好抵消电驱动系统反馈到电网上的容性无功功率，从而达到稳定系统电压的作用；当智能控制技术检测到负载突变时，（如在绞车起下钻的过程中，绞车的转矩和运行速度变化很大，因而负载电流变化也很大，是典型的冲击性负荷。）柴油发电机组调速系统的电子管理器迅速“发号施令”，应对千变万化的环境及起伏不定的负荷，始终确保发动机处于最佳的喷油点、喷油角和喷油量。
附图说明
图1为本实用新型结构方框图。
具体实施例
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步阐述；
电驱动石油钻机设备的工作特点是AC-SCR-DC，其工作转速根据钻井工艺需要和负载变化进行无级调节，调速范围广，超载荷适应性强；同时传动控制系统属于多谐波源系统及功率因数低产生的主要原因，该谐波及无功功率会给动力系统带来污染。由于钻机的这种工作特性，所以对柴油发电机组的控制系统提出了更高的要求。
柴油发电机组的调速系统采用的燃油共轨的电子喷射供油方式，这种供油方式要随发动机转速的变化而变化，做到各种转速下的最佳供油量，对公共供油管内的油压实现精确控制，彻底改变了供油压力随发动机转速变化的现象。并且做到喷油正时与燃油计量完全分开，喷油压力和喷油过程由ECU适时控制；依据发动机工作状况去调整各缸喷油压力，喷油始点、持续时间，从而追求喷油的最佳控制点；可以实现很高的喷油压力，并能实现柴油的预喷射。采用这种调速系统，不仅使柴油机经常处于最佳状态运行，而且还使柴油机载荷变化状态同时受到电气控制系统的监控，使柴油机可以自动调节与分配载荷是，从而可以防止冲击与过载，具有较好的运行经济性。
为了很好地解决传动系统的无功功率，发电机的励磁调压系统采用的是PMG永磁励磁及数字调压方式，数字电压调节器的功率源取自PMG电枢绕组，与发电机电枢组的电势波形畸变无关。同时该电压调节器采用微处理控制单元，PWM调节技术，反应时间达到毫级，在负载突变时能有优异的响应特性。
柴油发电组的控制系统采用的是自动并机运行方式，动力使用和分配合理，机动性、灵活性好，提高功率利用率。在钻井作业过程中，在机组自动控制系统的作用下根据实际需要来确定开动几台发电机组。
在石油钻探过程中，如果机组自动控制系统检测到负载增加（增加了设备的投入），前期已运行的机组满足不了负载的需求时，机组自动控制系统会发出指令，自动启动另一台机组运行，并自动并网、自动合理分配负载；当机组自动控制系统检测电网中的功率因数偏低时，励磁调压系统会自动调节、发电机，使发电机的处于过励磁运行，达到均衡无功功率，稳定输出电压；当、机组自动控制系统检测负载波动较大时，调速系统会及时调整、柴油机的喷油点、喷油角和喷油量以应对突变的负载，从而稳定柴油机的转速。
柴油发电机组的、机组自动控制系统还具备多种通讯接口，支持多种通讯协议，通过系统扩展和升级实现因特网远程监控，为油田最终实现钻井作业的远程网络控制提供了可能。
Claims (4)
1.一种集控式多机并联钻机柴油发电机组，它包括动力控制系统、传动控制系统和MCC控制系统，其特征在于，动力控制系统分别连接传动控制系统和MCC控制系统，动力控制系统由四台交流600V的柴油发电机组组成，其中每台柴油发电机组包括柴油机、发电机、机组自动控制系统、调速系统和励磁调压系统；传动控制系统包括VFD电驱动系统和DC电动机；MCC控制系统包括变压器、井场设备和照明设备。
2.如权利要求1所述的一种集控式多机并联钻机柴油发电机组，其特征在于，所述的调速系统为燃油共轨的电子喷射供油方式。
3.如权利要求1所述的一种集控式多机并联钻机柴油发电机组，其特征在于，所述的励磁调压系统采用的是PMG永磁励磁及数字调压方式。
4.如权利要求1所述的一种集控式多机并联钻机柴油发电机组，其特征在于，所述的MCC控制系统采用的是自动并机运行方式。
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| CN108730107A (zh) * | 2017-04-24 | 2018-11-02 | 通用电气公司 | 井下发电系统及方法 |
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