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                                天拓分享:SINAMICS S120驱动在海洋石油钻机中的运用

                                点击次数:23918 发?#38469;?#38388;:2018/4/24

                                随着变频传动技术的发展,传动?#20302;?#30001;早期的直流SCR传动?#20302;?#36880;渐转变为以VFD装置为主的交流传动?#20302;场?#30456;对于SCR直流?#20302;常?#20132;流传动?#20302;?#20351;用的是交流一步电动机,具有节能、维护简便、防爆性能好(不会产生火花)、司钻操作简便等优点。基于以上优点,交流传动?#20302;?#22312;石油钻机上的应用得到迅速发展,在海洋平台的电控钻机中,已占据地位。

                                一、 S120变频器简介
                                S120变频器是西门子公司推出的SINAMICS S系列变频器的一种,适用于各类?#20302;?#38598;成和各种工程应用,可为所有传动任务提供全面解决方案。
                                S120变频器是基于公共直流母线?#20302;?#30340;多机传动运用,其独特的结构和特殊的性能专为完成复杂的传动任务而开发。
                                S120系列采用模块化设计,具有体积小、噪音低、维修方便,集成度高、互换性好、配置灵活等特点,特别适用于海洋平台等安装空间有限的场合。

                                二、海洋平台钻机?#20302;?#20171;绍
                                海洋平台钻机电控?#20302;?#19968;般包括电站?#20302;场?#20302;压配电及照明?#20302;场?#20256;动控制?#20302;场LC控制?#20302;场?#21496;钻操作?#20302;?#31561;。
                                以7000米模块钻机(MDR)电控?#20302;?#20026;例,电站?#20302;?#19968;般采用柴油发电机组或者中压配电盘(通过变压器降压)为钻机电控?#20302;程?#20379;电源。低压配电?#20302;?#20026;模块钻机所有用电设备提供所需的低压电源和应急电源;传动控制?#20302;?#20027;要是钻机主要传动设备的控制,包括高压泥浆泵、绞车、转盘、送钻电机等。PLC控制?#20302;?#20316;为整个电控?#20302;?#30340;控制核?#27169;?#20840;面控制和监测在网的所有设备,实现自动控制、状态监测、?#25910;?#36830;锁、数据共享,提高钻井质量,降低工作强度,减少意外事故发生。司钻操作?#20302;?#37319;用HMI和操作指令元件,主要用于司钻操作和状态显示,以及设备?#25910;?#26102;的应急处理。

                                三、经典案例分析
                                本次我们通过一个项目分析下SINAMICS S120公用直流母线驱动方案。?#20302;?#37319;用4台1500KW/690V的基本整流模块(BLM),为各电机模块提供电源。
                                基于模块钻机的结构,S120变频器被分别放置在DES(钻机设备模块)配电间和DSM(钻机支持模块)配电间,每个配电间设置一台APF就近集中进行谐波治理,消除变频?#20302;?#23545;供电电网的谐波污染,APF的容量根据谐波计算书设置。
                                基于海洋平台电站?#20302;?#23646;于微电网特点,采用中央制动柜进行能耗制动,实现绞?#26723;?#26426;的四象限运?#23567;?/span>
                                DSM模块的设备主要包括三台高压泥浆泵,根据泥浆泵的运行工况,为每台泥浆?#38376;?#32622;一台1200kW/690V电机模块驱动,采用矢量控制方式,并实现两台电机并联运?#23567;?/span>
                                DES模块主要传动设备包括绞车、转盘和自动送钻电机。
                                绞车两台电机为同轴驱动,每台电机各自独立配置1000KW/690V电机模块。两台电机可以单机运行,?#37096;?#20197;同步运?#23567;?/span>
                                转盘采用一台电机驱动,配置一台710KW/ 690V电机模块驱动。转盘在扭矩释?#29260;?#38388;再生能量通过中央能耗制动?#20302;?#37322;放。
                                自动送钻电机为当电机驱动,独立配置S120 AC/AC模块和能耗制动单元,用于自动送钻状态下的能耗制动。控制方式采用带速度反馈的闭环控制,提高了?#20302;?#30340;控制精度。

                                图为:变频传动?#20302;?#32593;络拓?#36865;?/p>

                                四、总结
                                随着相关案例的成功应用,S120系列的变频器在陆地和海洋平台石油钻机方面的应用越来越普及。实践证明,S120变频器可以大程度地满足各类钻机的现场使用需求,同时其模块化的硬件设计和基于全集成自动化(TIA)的软件?#20302;常?#20351;用户可以灵活的配置控制?#20302;常?#36866;用于各种复杂应用的场合。不仅在海洋平台,陆地钻机上也越来越多的运用SINAMICS S120传动?#20302;常?#20197;替代停产的Masterdrive系列变频器,取得良好的使用效果。

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