雙碳行動|英威騰GD800變頻器 優(yōu)先探索石油鉆機驅動國產(chǎn)化

一、項目背景

石油鉆機是用于石油天然氣鉆井的專業(yè)機械，是由多臺設備組成的一套聯(lián)合機組。鉆機類型按鉆井方法、鉆井深度、地域環(huán)境、移動方式、驅動傳動形式有多種分類，本文主要以ZJ70DB電動鉆機為例介紹。

電驅動鉆機主要由動力系統(tǒng)、電傳動系統(tǒng)、起升系統(tǒng)、旋轉系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、液氣控制系統(tǒng)、供油供水系統(tǒng)、鉆井參數(shù)檢測處理及傳輸系統(tǒng)、井口工具及輔助設施等系統(tǒng)組成。

雖然，目前在石油鉆機驅動市場，是以進口品牌為主，國內(nèi)品牌應用屈指可數(shù)。但是，隨著國內(nèi)外局勢的變化、采油成本的考慮以及國內(nèi)變頻技術的發(fā)展，石油鉆機驅動國產(chǎn)化將逐漸成為趨勢。

二、英威騰在ZJ70DB鉆機成功應用

ZJ70DB鉆機的絞車、泥漿泵和轉盤均為交流變頻電機獨立驅動，9臺VFD變頻柜驅動9臺交流電機。

主傳動電壓為600V，供電系統(tǒng)為10KV/0.6KV 主傳動使用，10KV/0.4KV 輔助設備使用

主傳動部分由6臺（3組*2）600KW/600V泥漿泵，1臺800KW/600V轉盤，2臺600KW/600V絞車組成；轉盤為單電機驅動；絞車為雙電機驅動，可分開單電機使用；泥漿泵雙電機驅動，不可單機使用。

整個驅動系統(tǒng)使用GD800工程型變頻系列產(chǎn)品，采用二極管整流，共直流母線方案。

控制采用Profinet通訊控制。

三、英威騰主傳動系統(tǒng)總體方案

1、主回路系統(tǒng)框圖

2、系統(tǒng)方案控制回路圖

3、控制說明：

（1）單元與控制盒之間采用光纖通訊，兩臺逆變柜之間主從也采用光纖通訊，傳輸速率高，每組泥漿泵、絞車A/B之間均采用主從方式控制。

（2）逆變器與上位PLC之間采用當前主流通訊方式ProfiNet通訊；英威騰PN通訊具備一網(wǎng)通功能，可在同一網(wǎng)段，任意有網(wǎng)口的位置，只需一根網(wǎng)線可通過英威騰上位軟件連接到任意一臺變頻器，進行調(diào)試及監(jiān)控；

四、實測波形

主從控制 — 泥漿泵，負荷分配均勻，出力大小一致。

主從控制 ——絞車，負荷分配不受速度影響，恒功率弱磁控制A、B絞車轉矩同步保持一致。

主從轉矩——絞車，轉矩不隨速度變化，控制穩(wěn)定，絞車運行平穩(wěn)，機械磨損小。

零速懸?！g車，速度切換過程轉矩控制平穩(wěn)，零速懸停，保障鉆機安全。

五、英威騰方案優(yōu)勢

優(yōu)異的電機控制算法，從而降低電機噪聲、溫升，延長電機壽命；

優(yōu)異的驅動性能，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，避免設備有驅動器之間邏輯問題造成“溜鉤”；

柔性扭矩控制，從驅動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；

超高可靠性，功率單元模塊化，互為冗余備用。

六、英威騰持續(xù)發(fā)力石油產(chǎn)業(yè)

英威騰繼2017年采用中壓Goodrive800系列三電平技術變頻器與國內(nèi)合作伙伴成功完成俄羅斯國家石油項目11套DB40低溫鉆機設備以來，英威騰人不斷鉆研鉆機應用工藝，豐富產(chǎn)品系列以滿足鉆機行業(yè)不同應用需求。

俄油項目標志著以“英威騰”為代表的國產(chǎn)變頻器首次真正意義進入了電動鉆機主傳動應用領域，打破了進口品牌的壟斷，也體現(xiàn)了國內(nèi)變頻技術的進步。

隨后，英威騰又率先在國內(nèi)“油改電”市場實現(xiàn)行業(yè)技術突破，以Goodrive5000高壓系列變頻器、英威騰Goodrive800系列低壓變頻器在國內(nèi)“油改電”市場實現(xiàn)了廣泛的應用。

英威騰Goodrive800工程型系列低壓變頻器2019年在國內(nèi)70DB電動鉆機的成功應用，再一次印證了英威騰變頻器技術成熟，產(chǎn)品可靠，具備高端領域應用實力。

英威騰具有齊全的高、中、低壓產(chǎn)品線，結合在石油行業(yè)多年不同需求的應用經(jīng)驗積累，已具備提供完整解決方案能力，未來將繼續(xù)緊隨石油鉆機行業(yè)的技術發(fā)展而努力。