CN2368970Y

CN2368970Y - 石油钻机的电力驱动控制装置

Info

Publication number: CN2368970Y
Application number: CN 98218812
Authority: CN
Inventors: 李远程
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2008-08-26

Abstract

一种石油钻机的电力驱动控制装置,包括有:供给钻机电源的柴油发电机组、由六台可控硅传动装置与六台直流电动机构成的1对1方式的绞车和泥浆泵的电力驱动装置,以及由降压变压器构成的交流电机控制中心,其特征是上述绞车和泥浆泵的驱动电机都是串激直流电动机,此外还设有一台备用的可控硅传动装置,其输出端分别备接在上述六台串激电动机的输入端,以便在上述传动装置中的任何一台发生故障时用作替换。

Description

石油钻机的电力驱动控制装置

本实用新型涉及一种石油钻探机械的配套电控装置，确切地说，涉及一种改进的石油钻机的电力驱动控制装置。

石油钻机在钻井时的主要工作机械有：绞车/转盘和泥浆泵；前者用来提升或下降钻杆/驱动钻杆旋转，后者则用于向井内注入泥浆，使切削下来的岩削被带走；同时兼有冷却钻头和保护井壁的作用。通常，每台石油钻探机械都配设有一台绞车/转盘和两台泥浆泵，而电驱动钻机的铰车/转盘(简称为：绞车)和泥浆泵都是由具有良好起动和调速特性的直流电动机来拖动运转的，每台绞车需要用两台直流电动机同时拖动，每台泥浆泵也是两台直流电动机同时拖动的，这样，每台石油钻机就需要有6台直流电动机进行电力驱动。

现在国内使用的电驱动石油钻机绝大部分是从美国进口的。由于石油钻机是在远离城市和电网的野外荒原或大海里进行钻探的，所以每台钻机还需配设有供电设备。图1所示的是石油钻机的电力驱动控制装置的总体结构示意图。其中由若干台(图示为4台，也可以是3台或5台，视需要而定)柴油机D1～D4和交流发电机G1～G4、柴油交流发电机控制柜DGC1～DGC4构成交流电站，输出50HZ(或60HZ)3相线电压600V的交流电，作为石油钻机的电力拖动能源。这种石油钻机的电力驱动控制方法主要有两种形式：一种如图1所示的1对1方式：由一台可控硅传动装置把交流电转换成可调的直流电去驱动一台直流电动机，且这台直流电动机是他激直流电动机，这样每台电驱动钻机需要用6台可控硅传动装置SCR1～SCR6来驱动6台他激电动机M1、M2、M3、M4、M5、M6。其中电机M1、M2驱动绞车/转盘，电机M3、M4驱动1#泥浆泵，电机M5、M6驱动2#泥浆泵。另一种如图2所示的一对二方式：由一台可控硅传动装置驱动两台直流电动机，且这两台直流电动机是串激直流电动机，这样，每台电驱动钻机需要用3台可控硅传动装置SCR1～SCR3来驱动6台串激电动机M1-M6。上述第二种驱动控制方式的缺陷是：工作可靠性差，一旦出现故障必须使钻机停止工作以便进行修理，影响钻井效率。为此，人们对此方式进行改进：首先是增加一台备用的可控硅传动装置SCR4，再在这四台传动装置的直流输出线上都安装有可以切换到别的可控硅传动装置输出端的直流切换接触器，于是，每个传动装置上都要安装6个直流切换接触器，4台传动装置共要安装24台切换接触器。这样，就使生产成本大为增加，同时，接触器的触点还会带来接触不良、火花等不安全因素。上述两种方式都需要配设由降压变压器5和辅助电源6构成的交流电机控制中心MCC，以控制石油钻机现场的其他电器设备的供电运转。

本实用新型的目的是提供一种改进的石油钻机的电力驱动控制装置，该装置工作可靠性高，毋需安设直流切换接触器，操作安全；可明显改进石油钻机的机械性能，增大驱动力矩，且改进工作量小，实现容易，提高效率明显。

本实用新型是这样实现的：包括有：由3-5台柴油机、交流发电机和柴油交流发电机控制柜构成的交流电站，其输出50HZ或60HZ的3相线电压600V的交流电，供给石油钻机作为电力拖动的能源，由6台可控硅传动装置与6台直流电动机构成的1对1方式的绞车和泥浆泵的电力驱动装置以及由降压变压器和辅助电源构成的交流电机控制中心；其特征在于：上述铰车和泥浆泵的驱动电机都是串激直流电动机；此外，还设有一台备用的可控硅传动装置，其输出端分别备接在上述六台串激直流电动机的输入端上，以便在上述六台可控硅传动装置中的任何一台发生故障时，用作替换。

本实用新型的特点是综合现有两种驱动形式的优点：采用1对1方式进行电力驱动，并选用串激直流电动机以取代原来的他激直流电动机；同时，增设一台备用的可控硅传动装置，以便在钻机的六台传动装置中的任何一台发生故障时，可以实时进行切换，保证钻机正常运行。

直流电动机具有优良的起动特性和调速性能，可以在宽广的范围内平滑而经济地调节转速，这对于需要频繁启动且经常调整转速高低和不时超负荷运行的石油钻探机械是理想的驱动装置。以往的钻机大都是选用他激直流电动机驱动绞车和泥浆泵运转的，本实用新型的改进之一是选用串激直流电动机替代之。这是因为串激电动机的驱动力矩要大于他激电动机，尤其是在绞车上使用时。按规定要求，电动机应具有1.5倍过载1分钟的驱动特性，而他激电动机此时的驱动力矩只有1.38倍的额定力矩，也就是说，当他激电动机的电枢电流增加至1.5倍时，其输出力矩只增加了1.38倍。但是，串激电动机在过载1.5倍时，其输出力矩则增加1.65倍的额定力矩。该短时超载特性对于钻机的绞车特别有用，可以大大提高绞车的提升力，同时，由于力矩加大，也使绞车的加速度更快，动态响应更快，从而明显改善钻机的机械性能。

现在的电驱动石油钻机采用的1对1方式驱动结构含有“二保一”作用，因为，每台钻机的每一个绞车或泥浆泵都是由两台直流电动机拖动运转的，当一台可控硅传动装置或一台直流电动机发生故障时，还有另一台可控硅传动装置及直流电动机组成的驱动装置可以维持其运转，不致于使绞车或泥浆泵停止工作，以确保钻机的运转。本实用新型的另一改进是在原1对1方式的驱动结构上再增设1台备用的可控硅传动装置，该传动装置输出端分别备接在上述六台串激直流电动机的输入端上，以便其中任何一台传动装置发生故障时，可以用作替换，使钻机的绞车或泥浆泵的驱动源又增加了一层保险，达到“三保一”的功效，此外，还摒弃了一对二方式中的直流切换接触器，可以确保钻机的工作可靠。

下面结合附图，具体介绍本实用新型的结构特征。

图1是石油钻机的1对1方式电力驱动控制装置的结构示意图。

图2是石油钻机的1对2方式电力驱动控制装置的结构示意图。

图3是本实用新型的电力驱动控制装置的结构示意图。

参见图3，本实用新型是由下述装置构成的：3～5台柴油机(图示为4台：D1、D2、D3、D4)、交流发电机G1、G2、G3、G4和柴油交流发电机控制柜DGC1、DGC2、DGC3、DGC4构成交流电站，其输出50HZ(或60HZ)3相线电压600V的交流电供给石油钻机作为电力拖动的能源；由6台可控硅传动装置SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6和6台直流串激电动机M1、M2、M3、M4、M5、M6构成的1对1方式的绞车和泥浆泵的驱动装置，其中M1、M2用于驱动铰车/转盘，而M3、M4和M5、M6则分别用于驱动1#泥浆泵和2#泥浆泵。另外，还设有由降压变压器5和辅助电源6构成的交流电机控制中心MCC，该降压变压器将交流600V转换成380V，并通过交流电机控制中心供电给风机、搅拌器、泵的交流电机和加热器、照明灯等。这里采用两组可控硅传动装置和串激直流电机拖动一台绞车或一台泥浆泵的结构型式，此外还增设一台可控硅传动装置SCR7，其输出端分别备接在上述六台串激直流电动机的输入端上，以便在上述六台可控硅传动装置中的任何一台发生故障时，可以作为替换备用。

本实用新型中的柴油发电机G规格是：输出：3～600V、1250KVA、1000KW、50HZ。可控硅传动装置的输入为：3～600V，50HZ，输出为：直流0-750V，1000A(短时过载1500A，1.5分钟)。串激直流电动机的规格是：直流750V输入1000A，750KW，转速为1100转/分。

Claims

1、一种石油钻机的电力驱动控制装置，包括有：由3-5台柴油机、交流发电机和柴油交流发电机控制柜构成的交流电站，其输出50HZ或60HZ的3相线电压600V的交流电，由6台可控硅传动装置与6台直流电动机构成的1对1方式的绞车和泥浆泵的电力驱动装置以及由降压变压器和辅助电源构成的交流电机控制中心；其特征在于：上述铰车和泥浆泵的驱动电机都是串激直流电动机；此外，还设有一台备用的可控硅传动装置，其输出端分别备接在上述六台串激直流电动机的输入端上。