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                                北京天拓四方科技有限公司

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                                天拓分享:SINAMICS S120驅動在海洋石油鉆機中的運用

                                點擊次數:22058 發布時間:2018/4/24

                                隨著變頻傳動技術的發展,傳動系統由早期的直流SCR傳動系統逐漸轉變為以VFD裝置為主的交流傳動系統。相對于SCR直流系統,交流傳動系統使用的是交流一步電動機,具有節能、維護簡便、防爆性能好(不會產生火花)、司鉆操作簡便等優點。基于以上優點,交流傳動系統在石油鉆機上的應用得到迅速發展,在海洋平臺的電控鉆機中,已占據地位。

                                一、 S120變頻器簡介
                                S120變頻器是西門子公司推出的SINAMICS S系列變頻器的一種,適用于各類系統集成和各種工程應用,可為所有傳動任務提供全面解決方案。
                                S120變頻器是基于公共直流母線系統的多機傳動運用,其獨特的結構和特殊的性能專為完成復雜的傳動任務而開發。
                                S120系列采用模塊化設計,具有體積小、噪音低、維修方便,集成度高、互換性好、配置靈活等特點,特別適用于海洋平臺等安裝空間有限的場合。

                                二、海洋平臺鉆機系統介紹
                                海洋平臺鉆機電控系統一般包括電站系統、低壓配電及照明系統、傳動控制系統、PLC控制系統、司鉆操作系統等。
                                以7000米模塊鉆機(MDR)電控系統為例,電站系統一般采用柴油發電機組或者中壓配電盤(通過變壓器降壓)為鉆機電控系統提供電源。低壓配電系統為模塊鉆機所有用電設備提供所需的低壓電源和應急電源;傳動控制系統主要是鉆機主要傳動設備的控制,包括高壓泥漿泵、絞車、轉盤、送鉆電機等。PLC控制系統作為整個電控系統的控制核心,全面控制和監測在網的所有設備,實現自動控制、狀態監測、故障連鎖、數據共享,提高鉆井質量,降低工作強度,減少意外事故發生。司鉆操作系統采用HMI和操作指令元件,主要用于司鉆操作和狀態顯示,以及設備故障時的應急處理。

                                三、經典案例分析
                                本次我們通過一個項目分析下SINAMICS S120公用直流母線驅動方案。系統采用4臺1500KW/690V的基本整流模塊(BLM),為各電機模塊提供電源。
                                基于模塊鉆機的結構,S120變頻器被分別放置在DES(鉆機設備模塊)配電間和DSM(鉆機支持模塊)配電間,每個配電間設置一臺APF就近集中進行諧波治理,消除變頻系統對供電電網的諧波污染,APF的容量根據諧波計算書設置。
                                基于海洋平臺電站系統屬于微電網特點,采用中央制動柜進行能耗制動,實現絞車電機的四象限運行。
                                DSM模塊的設備主要包括三臺高壓泥漿泵,根據泥漿泵的運行工況,為每臺泥漿泵配置一臺1200kW/690V電機模塊驅動,采用矢量控制方式,并實現兩臺電機并聯運行。
                                DES模塊主要傳動設備包括絞車、轉盤和自動送鉆電機。
                                絞車兩臺電機為同軸驅動,每臺電機各自獨立配置1000KW/690V電機模塊。兩臺電機可以單機運行,也可以同步運行。
                                轉盤采用一臺電機驅動,配置一臺710KW/ 690V電機模塊驅動。轉盤在扭矩釋放期間再生能量通過中央能耗制動系統釋放。
                                自動送鉆電機為當電機驅動,獨立配置S120 AC/AC模塊和能耗制動單元,用于自動送鉆狀態下的能耗制動。控制方式采用帶速度反饋的閉環控制,提高了系統的控制精度。

                                圖為:變頻傳動系統網絡拓撲圖

                                四、總結
                                隨著相關案例的成功應用,S120系列的變頻器在陸地和海洋平臺石油鉆機方面的應用越來越普及。實踐證明,S120變頻器可以大程度地滿足各類鉆機的現場使用需求,同時其模塊化的硬件設計和基于全集成自動化(TIA)的軟件系統,使用戶可以靈活的配置控制系統,適用于各種復雜應用的場合。不僅在海洋平臺,陸地鉆機上也越來越多的運用SINAMICS S120傳動系統,以替代停產的Masterdrive系列變頻器,取得良好的使用效果。

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