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石化
英威騰Goodrive3000三電平技術在俄石油低溫鉆機項目上的成功應用
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一、項目背景

石油鉆機在尤其鉆探領域發揮著舉足輕重的作用,鉆機設備需要克服復雜且惡劣的外部工作環境,對環境適應性、可靠性、技術先進性有著極高的要求,尤其對電控系統的冗余及穩定性更為苛刻。隨著國產變頻器技術的不斷發展和進步,在石油鉆機行業越來越多的主要負載設備開始逐漸由進口品牌轉向國產。

二、 客戶需求

俄羅斯石油公司,是俄羅斯最大的石油公司。由于俄羅斯地理位置緯度較高,冬天氣溫較低,因此對變頻器等電氣設備要求在低溫條件下能安全可靠運行。

三、三電平鉆機傳動方案

基于客戶需求,在本項目中,英威騰為俄羅斯石油公司的絞車A/B、轉盤、泥漿泵1/2設備提供了變頻器,其系統主回路圖如下:

主電氣系統回路

由于本系統設計為網電鉆機,因此主回路整流部分采用12脈沖整流方案,并配置有源濾波裝置,以低輸入側諧波,滿足電網要求。

絞車 A/B,電機為600KW,選用 GD3000系列變頻器,配置PG卡,采用帶PG矢量控制方式,絞車 A/B兩套變頻裝置采用主從通訊控制,可以單機運行,也可以兩臺主從驅動,兩套裝置配置Profibus-DP通訊卡,與PLC通訊。

泥漿泵1#,2#電機為1200KW,選用兩套GD3000系列變頻器,采用無PG矢量控制方式配置Profibus-DP通訊卡,與PLC通訊。

轉盤電機為600KW,選用GD3000系列變頻器,用 GD3000系列變頻器,配置PG卡,采用帶PG矢量控制方式,與PLC通訊。

方案特點:

* 三電平拓撲結構,有效減低輸出諧波,從而降低電機噪聲、溫升,延長電機壽命;

* 輸出dv/dt值大幅降低,有效延長輸出距離,降低電纜及電機損耗和絕緣損壞;

* 優異的驅動性能,多機功率平衡同步運行;

* 超強電網適應能力,應對網電及發電機供電模式;

* 優異零速懸停功能,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;

* 相單元化設計,提高單元間互換能力,減少備件庫存。

四、現場情況

現場應用中對變頻器要求較高且比較頻繁的就是絞車應用,現場情況說明以絞車為主進行說明:

(1)懸停:通過電氣控制,實現絞車任意點停車,短時無需機械抱閘輔助,提高生產效率。

起井架示意圖

153噸及懸停時波形

懸停時波形

(2)主從驅動:絞車雙機運行模式,在任何負載狀態、速度狀態下均保持主從扭矩平衡,功率一致,運行平穩無振動噪聲。

主從控制波形

五、結束語

英威騰GD3000三電平變頻器采用公共直流母線模塊化結構、高性能矢量控制等技術,不僅滿足了鉆機系統的各項高性能參數指標,也達到了鉆機的安全可靠及冗余穩定的要求,電機溫升、輸出諧波、共模電壓層面,遠優于傳統兩電平驅動方式。經過在現場的10余套鉆機近三年的穩定運行,證明了英威騰GD3000三電平變頻器產品在性能、穩定行、可靠性方面能夠滿足大型鉆機的要求,并獲取俄石油終端用戶的認可,伴隨二期項目的開展,國產傳動變頻器正式進入國際石油鉆機領域,在世界舞臺上走出一條特色之路。

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