〈石油钻采新装备》电驱动钻机.pptx

1节电驱动钻机的类型及特点从诞生到现在，电驱动钻机主要有四大类。一、AC—AC电驱动钻机最初的电驱动钻机为该类型，目前已很少使用。1、动力分配由柴油机带动交流发电机发电，通过电网实现动力并车，集中供电，驱动交流电动机，从而带动工作机工作。典型的动力分配图如下。32、AC—AC电驱动钻机的特点（1）通过电网实现动力并车，省去了机械钻机庞大复杂的动力并车系统；（2）采用单独或分组驱动，简化了传动系统，传动效率提高；（3）采用电子调速，柴油机可以稳定在高效区工作，寿命延长，燃油消耗降低（降低10～12%）；（4）交流电动机为硬特性，绞车、钻盘仍需设较多的机械档，只能有级变速。6三、AC—SCR—DC电驱动钻机这是当前世界最流行的电驱动钻机类型。1、动力分配由柴油机带动交流发电机发交流电，通过电网实现动力并车，集中供电。再经可控硅整流装置将交流电变为直流电，驱动直流电动机，从而带动工作机工作。典型的动力分配图如下。2、AC—SCR—DC电驱动钻机的特点（1）具有AC—AC、DC—DC电驱动钻机的全部优点；（2）用直流电动机价格高、寿命短，还需特别需考虑防爆问题。（3）投资成本略高于DC—DC电驱动钻机。是当今电驱动钻机的主力机型之一。返回11第二节电动机的机械特性一、机械特性的分类机械特性：电动机的转速n随转矩M而变化的关系。一般用曲线表示，称机械特性曲线。按转速n随转矩M变化的程度不同，机械特性可分为三类：1、当时，为特硬特性；在n—M曲线上，表现为一条水平线。2、当时，为硬特性；在n—M曲线上，表现为一条略向下倾斜的直线。3、当时，为柔特性；在n—M曲线上，表现为一条近似的双曲线。见下图。二、电动机的固有机械特性固有机械特性：电动机的转速n随转矩M而自动变化的关系。用曲线表示，则称固有机械特性曲线。1、交流电动机的固有机械特性a、同步交流电动机同步交流电动机固有机械特性为特硬特性。特点：具有较高的功率因数，效率高；启动性能很差；结构复杂、寿命相对较短，价格较高。适用于：不经常启动、转速恒定的中、大功率场合。用得较少。b、异步交流电动机异步交流电动机固有机械特性为硬特性。特点：过载能力较大；结构简单、寿命长、维护方便、便宜。适用于：不需要调速的各种场合。交流电动机固有机械特性曲线见下图。2、直流电动机的固有机械特性直流电动机的优点：调速方便；启动力矩大。缺点：价格高、维护困难。按照励磁方式，可以分为：并励、它励、串励、复励直流电动机，石油现场最常用的是它励直流电动机。a、并励、它励直流电动机并励、它励直流电动机的固有机械特性均为硬特性。电路原理与固有机械特性见下图。b、串励直流电动机串励直流电动机的固有机械特性为柔特性。该特性很好，满足钻机的绞车和转盘的要求。但是，当载荷很小时，转速过高，有“飞车”危险，不适合用链条、皮带传动。这导致其不能用在石油钻机上。2、降低电枢电压调速（见曲线）特点：1）转速只能下调；硬特性不变（固有特性曲线平移）；2）调速方便；调速范围大；经济性好。可适用场合：石油钻机。四、钻机用它励直流电动机的人为机械特性石油钻机的工作主机是绞车、转盘、泥浆泵。一般情况下，工作机的转速都是从额定转速向下调。对于绞车，当大钩空载上行时，为了减少上行时间，需要短时高速运行，此时，可以高于额定转速。现代钻机采用AC—SCR—DC电驱动方式，每台（组）电动机用一个可控硅控制柜，电枢的输入电压易于调节，故钻机中大都采用它励直流电动机复合调速：降低电枢电压＋励磁电路串电阻。调速过程如下：a、当励磁电路中串入的调速电阻阻值Rf=0、电枢输入电压为额定值时，电动机的机械特性为固有机械特性；b、当需要增速时，增大励磁电路中串入的调速电阻阻值Rf，固有机械特性曲线上移，且特性变软；c、当需要减速时，将励磁电路中串入的调速电阻Rf调至0，然后通过调节可控硅晶闸管的触发电路，降低电枢输入电压，电动机的固有机械特性曲线向下平移。参见下图。第三节AC—SCR—DC电驱动钻机的可控硅电源简介现代钻机采用AC—SCR—DC电驱动方式，每台（组）电动机用一个可控硅控制柜，将交流电转变成可调的直流电，驱动它励直流电动机。一、可控硅控制系统的主要作用柴油机带动交流发电机发出的三相交流电，经电力并车后进入交流电网（见前图）。可控硅控制系统完成以下主要工作：a、经三相电力变压器输入600V交流电，经晶闸管构成的全控桥式整流电路转换成可调电压的直流电，供给它励直流电动机的电枢；b、用单相电力变压器将电网中的交流电降压，经半导体二极管构成的桥式整流电路转换成直流电，供给它励直流电动机的励磁线圈。c、利用触发电路控制晶闸管的触发角，从而调节电枢电压。二、DC—DC电驱动钻机这是继AC—AC电驱动钻机后出现的类型。1、动力分配由柴油机带动直流发电机发直流电，驱动直流电动