变极式三相异步电机用于石油钻机绞车传动控制的研究

石油钻井用电动钻机有交流电机驱动绞车的传动系统,绞车的调速是通过电机的变频调速和机械传动比变换联合实现的。文章介绍了钻机绞车工况对传动的需求和变极三相异步电动机Δ/YY的变极调速特性,并以此设计一种新型石油钻机用绞车机电传动系统。     

ZJ70DB变频钻机绞车机电参数配合设计

变频钻机绞车起下钻时效性较差,是因为绞车机电参数配合及设置不当所致。为证明这一观点,以ZJ70DB钻机绞车为例,计算了在选定的绞车力学性能指标条件下的电气参数,包括电机额定速度、扭矩、功率及弱磁最高速度,变频器额定和过载输出能力、容量、能耗制动能力等,以及在这种配置下绞车能够达到的各项实际性能指标。计算结果表明,变频钻机的起钻性能完全能够达到甚至超过同等规格的直流电驱动钻机或机械传动钻机的水平,按目前配置的普通变频器装置的性能条件,在不增加成本以及安装空间的情况下,达到或者优化钻机绞车性能的关键在于提高变频电机的制造水平。     

JC50B型绞车的密封结构分析及改进方法

石油钻机绞车的密封容易失效而漏油。介绍了绞车主要的密封部位,分析了旧密封结构存在的问题。以JC50B型绞车为例,提出后盖观察窗、输入轴两端、链条罩等密封结构的改进方法,解决了漏油问题。对提升绞车的制造水平、简化结构、降低维护成本,保护环境具有重要意义。     

绞车辅助刹车系统在钻修设备中的应用与发展

介绍了绞车制动方式中的常见的几种辅助刹车：水刹车、气控刹车、电磁涡流刹车、电机制动、电机“悬停”等的特点,并对其综合性能进行了比较,对新型钻机绞车制动的研究和开发有一定的指导作用。     

自喷井电动清蜡绞车的研制

针对目前石油钻采用清蜡绞车总体结构设计不合理以及实用性不强等技术难题,研制开发了自喷井电动清蜡绞车。该绞车的核心部件包括过载保护安全装置、牙嵌离合器轴套、自动/手动互换装置、计量装置以及密封装置。在清蜡绞车自动工作中,当清蜡刮刀遇到较大阻力时,清蜡绞车将接收到反馈信号,可实现智能停车,自动转换为手动状态,以便操作人员检查和排除故障,从而确保了操作的安全性,延长了设备的使用寿命。1000余台电动清蜡绞车的现场应用表明,该产品可以大大降低原油的开采成本,具有良好的经济效益和社会效益。     

LS70DB电动捞砂绞车的研制与应用

交流变频电驱动单轴齿轮传动绞车由于没有配备专用的捞砂滚筒,无法完成捞砂、部分测试和试油工作,为此,研制了一种单橇交流变频电驱动捞砂绞车。该绞车采用交流变频控制,实现无级调速;主刹车采用电动机能耗制动,辅助刹车采用带棘爪机构的带式刹车;机械传动采用摆线减速器与链传动相结合的传动方式;捞砂计量装置采用单片机微控器作为中央处理单元的数字控制模式。现场的反馈信息说明,该绞车完全满足使用要求,具有极高的机动性和灵活性,1台绞车可以为多台钻机提供服务,使用效果良好。     

XJ70DB电动修井机的研制与应用

鉴于柴油机驱动修井机存在废气排放量大,噪声污染严重,工作效率低,以及安全隐患多等技术缺陷,研制了XJ70DB电动修井机。整机采用模块化设计,主要包括电驱绞车模块、液压控制模块和电气控制模块。其中,电驱绞车采用双速电机加齿轮减速箱传动方案,以双速电机变极调速取代机械换挡调速,操作方便,结构简单,运行可靠,噪声低。采用盘式刹车与绞车电机能耗制动联合刹车技术,刹车准确可靠,启停平稳。电气控制系统采用PLC集中控制,为修井作业创建了数字化、自动化和信息化平台,全面提升修井机自动化水平。23口井的现场试验结果表明,该电动修井机具有节能环保、安全高效、自动化程度高及操作方便等优点。     

8000 m直流电驱动钻机绞车设计与分析

根据塔里木地区的井深特点,研制了8 000m直流电驱动钻机.分析了绞车的传动原理、功率配置原则.超深井钻机的提升能力和效率是重要考核指标,因此重点分析了该绞车的提升特性曲线.现场试验证明：该绞车满足了塔里木地区的钻井要求,效率高、安全、可靠、钻井成本低.     

JC50DBZ型直驱绞车结构和关键技术分析

为了提高石油钻机绞车的效率、节约能源和环保、提高钻井效率,促进钻机的轻量化发展,方便使用、安装和运输,采用机电融合的直驱技术,研制了JC50DBZ型直驱绞车。该绞车采用直驱技术,提高了传动效率,减少了故障点,缩短了绞车检查和维护时间,使钻井效率提高; 通过绞车结构优化,缩小了绞车尺寸和质量; 采用直推盘刹和集成新型盘刹液压站,提高了刹车的响应速度。分析了直驱绞车的结构、原理和关键技术,并和齿轮传动的一挡和两挡结构绞车进行了性能对比。     

JC50D自动送钻绞车的设计与计算

重点介绍了JC50D（5000m直流电机驱动钻机）自动送钻绞车的设计方案、结构性能特点和主要技术参数。该绞车采用2台800kW直流电机驱动,配备了自动送钻装置、液压盘式刹车、换档机构、润滑系统、绞车气管道及水冷电磁涡流刹车等主要部件。该绞车具有整体结构紧凑、效率高、能耗低、刚性好、性价比高、易于安装和运输等优点。     

JC-15D直驱绞车的研制及应用

研制的JC-15D绞车主要由绞车架、滚筒轴、320 kW电动机、液压盘式刹车、电气控制系统和润滑系统等组成。该绞车采用主电动机直接驱动滚筒轴,整个变速过程完全由主电动机交流变频控制系统操作实现,具有提升和下放钻具、取心和处理事故等功能;主电机还可实现恒钻速或恒钻压自动送钻,主刹车采用主电动机能耗制动,辅助刹车采用液压盘式刹车。试验情况表明,在井架上段的起升和下放及正常钻井过程中绞车运行平稳,润滑充分,密封及连接可靠;主电动机连续调速、能耗制动减速及零速悬停功能良好,主电动机恒钻压(恒钻速)自动送钻速度和扭矩能满足钻井工艺要求;滚筒缠绳整齐有序;液压辅助刹车灵敏可靠。截止到2011年7月5日,JC-15D绞车已无故障累计运行700 h。     

国外石油钻机绞车新一代计算机控多盘刹车

石油钻机绞车计算机控多盘刹车 ,是继带刹车、液控盘式刹车之后的第三代新型刹车 ,其多盘式结构的刹车力矩大 ,体积小 ;刹车盘内有水冷内腔 ,可确保刹车性能和刹车的使用寿命 ;刹车和松刹由计算机控制系统监控 ,可实现平衡的刹车过程 ;有防备供水中断、供气不足等安全保护功能 ,以及紧急事故刹车和防碰天车限位功能。美国和挪威等国批量应用的实践表明 ,这种新一代刹车代表了目前世界石油钻机绞车刹车的最高技术水平 ,是现代石油钻机绞车的发展方向。建议及早立项研究 ,组织联合开发     

6000hp石油钻井绞车技术分析

为了满足国内第1台钻深12000m钻机的配套需要,研制开发了4410kW(6000hp)石油钻井绞车。介绍了6000hp石油钻井绞车的传动方案及结构形式,对绞车提升性能进行了分析,同时分析了绞车模块化、高速大功率齿轮减速箱、超大型绞车滚筒体、液压盘式刹车以及电动机等关键技术。厂内试验表明,该绞车滚筒转速最高为250r/min,噪声低于90dB,轴承温升及油池温升均不高于40℃,无漏油现象,控制阀件灵敏可靠。试验结果基本达到最初的设计要求。     

LSJC-60DB型电动捞砂绞车

目前使用的电动捞砂绞车大多使用齿式离合器,带式刹车,动力传动复杂,制动费力,安全性、可靠性差。介绍了1种新型电动捞砂绞车,利用变频交流电机驱动,滚筒轴与电机轴在同一直线上,采用气动推盘离合器,液压盘式刹车制动。这种新型电动捞砂绞车动力传递快捷;设备结构紧凑,运输方便;操作更可靠、快速、省力;利于远程控制,使用更安全。该绞车已投入生产应用,取得了非常好的效果。     

ZJ40DBS型钻机通过验收

ZJ4 0 DBS型钻机是国家重大技术装备国产化创新研制项目 ,我国首台样机顺利通过出厂验收 ,并将运往四川中部地区油气田进行现场试验。四川石油管理局广汉宏华有限公司研制的 ZJ4 0 DBS型钻机是一种新型的钻井装备 ,是新型的数控变频电动钻机。采用机、电、数字一体化设计方案 ,具备智能化、信息化多种功能 ,能满足多种钻井新工艺的需求 ,钻机的可靠性和技术性达到国外同类钻机先进水平。 ZJ4 0 DBS型钻机绞车主刹车采用液压盘式刹车 ,而辅助刹车则采用能耗制动 ;绞车设有应急电机 ,有提井和自动送钻功能 ;司钻在操作室内远程操作 ;新…     

海洋钻井绞车补偿系统技术分析

介绍了海洋钻井绞车补偿系统特点、补偿原理、动力配备、电机选型等。该绞车除具备常规的提升下放功能外,还具有主动补偿功能,可解决浮式海洋平台升沉对钻井作业的影响;该方案可替代其他类型的专用升沉补偿装置,具有传动简单、钻井效率高等优点,可减轻整个平台的质量,减少占用空间,减小投资成本。海洋钻井补偿绞车集绞车和补偿装置功能于一身,可广泛应用于浮式钻井平台。     

钻机绞车刹车系统强制冷却装置的研制

鉴于常规钻机绞车刹车系统靠风冷或普通水罐循环冷却,冷却效果差,不能满足钻机绞车刹车系统的要求,设计制造了ZJ-50D和ZJ-70/4500D电驱动钻机绞车刹车系统强制冷却装置;该装置由冷却水罐、循环水泵、散热器、进回水管线及水位和水温控制冷却装置组成。在分析钻机绞车刹车系统强制冷却装置工作原理的基础上,介绍了该装置的设计计算、结构设计及设计方法。研制的强制冷却装置在长庆油田使用中,显示了冷却效果好和工作可靠等许多优点。     

ZJ40L钻机液力变矩器的改进与应用

为解决ZJ40L钻机液力变矩器能耗高的问题,部分钻机直接将液力变矩器更换为液力偶合器正车箱,但这对钻机绞车的提升速度、提升能力、输入转速和冲击载荷影响很大。为此,结合钻井施工过程中对绞车、转盘及钻井泵的工艺要求,提出对绞车挡数进行重新分配,对辅助刹车及绞车输入转速进行改进,同时将电驱动钻机上的PLC控制方法应用到机械钻机上。华北油田3口井的应用情况表明,改进后的ZJ40L钻机绞车速度分配均匀,完全满足钻井各载荷的要求,钻机整体性能得到改善。     

钻井绞车超级电容储能系统仿真研究

石油钻机绞车工作过程中,直流母线电压波动较大,不可避免对钻机微电网产生冲击;且产生的再生能量也只能经制动耗能电阻消耗掉。超级电容的储能特点完美契合了钻井绞车再生能量产生的短时和高循环性,可实现钻井绞车能量回收及再利用。基于此,通过MATLAB/Simulink对钻井绞车超级电容储能系统试验模型进行建模,采用双向DC-DC变换器配合逻辑控制单元控制超级电容的充放电,从而实现超级电容器储能系统对再生能量进行回收利用;为了减少直流母线电压的波动,提高超级电容器的充放电效率,采用了基于PI调节的电压闭环控制策略。通过系统仿真分析了绞车电机从空载启动到下行制动停车整个过程的绞车转速变化、定转子电流变化、超级电容器能量变化以及对比了有无PI调节的直流母线电压变化。分析结果表明：采用PI调节该系统能够有效减少直流母线电压波动,且一次完整的作业过程,超级电容系统储能能够利用和回收再生能量,总储能增加了39%。所得结论验证了超级电容储能在钻井绞车上的应用优势,可为其推广应用提供必要参考。     

JC-30DBT型海洋补偿绞车设计与分析

在深海钻井作业时,钻机系统由于受到波浪作用导致无法控制钻压,影响作业效率或损坏钻具。分析了目前升沉补偿装置的几种形式。补偿绞车的提升功能与升沉补偿功能可以集成一体,少占用平台甲板面积,具有操作、调节方便等优势。以常规JC-30DB型绞车为基础,对其进行了提升能力和绞车补偿能力的设计计算,优化设计了JC-30DBT型补偿绞车。利用有限元软件对绞车晃动现象进行分析,将绞车架左右立柱在原来的基础上加强,保证绞车架强度和刚度足够,解决了晃动过大的问题。