电动钻机概述ZJ70DB、50DB、40DB

ZJ70DB、50DB、40DB系列交流变频电驱动钻机一、概述二、总体方案三、主要技术特点四、主要部件介绍五、电传动控制系统六、一体化仪表系统目录二、总体方案1、ZJ70DB钻机基本技术参数名义钻深(114mm钻杆)7000m最大钩载4500kN绞车额定功率1470kW绞车档数I无级调速提升速度0~1.275m/s泥浆泵型号及台数3台F-1600转盘开口名义直径Ф952.5mm转盘档数I无级调速井架型式及有效高度“K”型45m底座型式双升式/新型旋升式钻台高度10.5mCAT3512B发电机组4×1900KVA交流变频控制单元(VFD)一对一6+1套二、总体方案1、ZJ70DB钻机简述钻机采用4台1900KVA柴油发电机组作为主动力，发出600V/400V50Hz交流电经变频单元(VFD)变频后，分别驱动绞车，转盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置的交流变频电机。转盘：采用独立驱动方式，由1台600Kw变频电机驱动。绞车：由2台高速、宽频700Kw/800Kw变频电机驱动，经二级斜齿轮减速后带动滚筒。泥浆泵：配3台，每台泵均各由1台1200Kw交流变频电机驱动。独立送钻（应急）装置：由1台37Kw变频电机驱动。二、总体方案2、ZJ50DB钻机基本技术参数名义钻深(41/4钻杆)5000m最大钩载3150kN绞车额定功率1100kW绞车档数I无级调速提升速度0~1.35m/s泥浆泵型号及台数2或3台F-1600转盘开口名义直径Ф952.5mm转盘档数I无级调速井架型式及有效高度“K”型45m底座型式双升式/新型旋升式钻台高度9mCAT3512B发电机组3×1900KVA二、总体方案2、ZJ50DB钻机简述钻机采用3台1500KVA柴油发电机组作为主动力，发出600V/400V50Hz交流电经变频单元(VFD)变频后，分别驱动绞车，转盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置的交流变频电机。转盘：采用独立驱动方式，由1台600Kw变频电机驱动。绞车：由2台高速、宽频600Kw变频电机驱动，经二级斜齿轮减速后带动滚筒。泥浆泵：配2或3台，每台泵均各由1台1200Kw交流变频电机驱动。独立送钻（应急）装置：由1台37Kw变频电机驱动。二、总体方案3、ZJ40DB钻机基本技术参数名义钻深(41/4钻杆)4000m最大钩载2250kN绞车额定功率735kW绞车档数I无级调速提升速度0~1.45m/s泥浆泵型号及台数2台F-1300转盘开口名义直径Ф698.5mm转盘档数I无级调速井架型式及有效高度“K”型43m底座型式双升式钻台高度7.5mCAT3512B发电机组2×1900KVA交流变频控制单元(VFD)一对一5+1套二、总体方案3、ZJ40DB钻机简述钻机采用2台1900KVA柴油发电机组作为主动力，发出600V50Hz交流电经变频单元(VFD)，分别驱动绞车，转盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置的交流变频电机。转盘：采用独立驱动方式，由1台500Kw变频电机驱动。绞车：由2台高速、宽频500Kw变频电机驱动，经二级斜齿轮减速后驱动滚筒。泥浆泵：配2台，每台泵均各由1台970Kw交流变频电机驱动。独立送钻（应急）装置：由1台37Kw变频电机经行星减速后驱动滚筒。1、采用先进的交流变频控制技术，通过系统PLC和触摸屏及气、电、液、钻井参数的一体化设计，实现钻机智能化司钻控制。2、钻机采用宽频大功率交流变频电机驱动，实现绞车、转盘、泥浆泵的100％全程调速。3、钻机绞车为单轴齿轮传动，一档无级调速，机械传动简单、可靠。刹车采用液压盘式刹车与电机能耗制动组合，能通过计算机定量控制制动扭矩，实现零速悬停。4、绞车采用独立电机自动送钻系统、游车位置自动控制和工业电视监控等系统，并可对起下钻工况和钻进工况进行实时监控.5、MCC系统采用SIEMENS智能化软启动装置，采用ET200模块实现MCC保护和监控。技术先进性能可靠。三、主要技术特点1、JC70DB绞车基本参数最大输入功率1470kW最大快绳拉力485kN提升档位1+1R主滚筒尺寸Φ770×1434mm刹车盘直径Φ1520mm适用钢丝绳直径Φ38mm主刹车液压盘式刹车辅助刹车电机能耗制动四、主要部件介绍1、JC70DB绞车绞车传动流程绞车由两台700kW0～2800r/min的交流变频电机分别经两台二级齿轮减速箱减速后，驱动单滚筒。在右齿轮箱输出端的另一侧由一台37kW交流变频电机驱动一台摆线减速箱，经推盘离合器及一级齿轮减速后带动单滚筒。正常情况下该装置作为自动送钻用，一旦主电机出现异常该装置可以作为应急用，活动钻具并可提起最大钻柱重量。四、主要部件介绍2、JC50DB绞车绞车传动流程JC-50DB绞车由2台600V600kW0～2600r/min的交流变频电机经1台二级齿轮减速箱减速后，驱动单滚筒。在齿轮箱输出端的另一侧由一台37kW交流变频电机驱动一台摆线减速箱，经推盘离合器及一级齿轮减速后带动单滚筒。正常情况下该装置作为自动送钻用，一旦主电机出现异常该装置可以作为应急用，活动钻具并可提起最大钻柱重量。四、主要部件介绍3、JC40DB绞车绞车传动流程JC-40DB绞车由2台600V500kW0～2600r/min的交流变频电机经1台二级齿轮减速箱减速后，驱动单滚筒。在齿轮箱输出端的另一侧由一台37kW交流变频电机驱动一台摆线减速箱，经推盘离合器及一级齿轮减速后带动单滚筒。正常情况下该装置作为自动送钻用，一旦主电机出现异常该装置可以作为应急用，活动钻具并可提起最大钻柱重量。四、主要部件介绍结构型式及特点1）绞车为齿轮传动单滚筒轴型式，滚筒开槽。2）刹车采用液压盘式刹车与电机能耗制动组合。液压盘式刹车配单或双刹车盘，同时设常闭、常开钳。3）绞车减速箱采用大模数硬齿面齿轮，齿轮及轴承润滑采用强制润滑。设置润滑系统自动检测装置，当润滑系统出现异常，钻机控制系统自动实现紧急刹车，保证减速箱安全运行。4）绞车的所有控制(电、气、液)均集中在司钻控制房内。5）电机、减速箱、滚筒轴及刹车等为一个运输单元。6）绞车设有独立电机自动送钻装置，功能有二：一是送钻时由数字化变频系统设定恒扭矩，反拖滚筒，自动调速和保护，达到恒压稳速送钻目的，送钻速度0.1-36m/h,送钻钻压误差小于5kN。二是当主系统发生故障时，辅助系统进行应急操作，能提升最大钻柱重量。四、主要部件介绍4、泵组电机配备F-1600电动泵组1台1200kW变频电机F-1300电动泵组1台970kW变频电机四、主要部件介绍5、转盘传动方案转盘采用独立驱动方式由1台600kW/500kW交流变频电机经万向轴直接驱动或经链条箱减速后驱动转盘，整体沉于钻台面下，并与钻台面平齐。电机、冷却风机及通风管均布置在底座内。四、主要部件介绍6、井架、底座井架有效高度ZJ70DB及ZJ50DB均为45m,ZJ40DB为44m；前开口型,通过绞车动力整体起放，满足安装各型顶驱的需要。底座高度ZJ70DB为10.5m，ZJ50DB及ZJ40DB为9m,采用双升式或新型旋升式结构,通过绞车动力整体起放。井架和底座的单件最大运输尺寸长度不超过13m，宽度不超过3m，高度不超过2m，重量不超过22t。四、主要部件介绍五、一体化司钻控制房：司钻控制房集钻机电、气、液控制及视讯系统于一体，实现司钻对钻机的整体监测与控制。四、主要部件介绍钻井参数显示绞车控制井口工具、钻具监测固控、振动筛监测泥浆泵、转盘控制司钻房主控制台为左右两个控制台，分别固定于司钻旋转座椅左右两侧。司钻主要控制手柄均布置在主控制台上，控制台可随座椅一同升降旋转，确保司钻操作方便、视野开阔。四、主要部件介绍液压盘刹操作视讯系统控制右控制台MIC主控制台左控制台游车位置控制绞车控制转盘惯刹自动送钻离合液压猫头控制风动旋扣器控制司钻房周围为司钻辅助控制台。辅助控制台工业监控显示与控制自动送钻控制电控系统与一体化仪表显示指重表与泵压表司钻房设工业监控系统、通讯系统、防爆空调系统、照明系统、清洗系统、减震装置、避光装置等辅助设备，确保司钻操作安全舒适。四、主要部件介绍一、总体设计方案：1、动力采用CAT3512B1900KVA600V50Hz柴油发电机组，其中ZJ70DB为四台，ZJ50DB为三台，ZJ40DB为二台。由ROSSHILL1400型发电机控制系统实现并网发电和负荷均衡。2、变频单元采用进口SIEMENS全数字“一对一”矢量控制电压源型交流变频调速装置。3、MCC单元装有400VAC、300kW辅助柴油发电机接口及进线断路器。4、MCC系统30KW以上电机采用SIEMENS新型的智能软起动装置，PLC控制，提高系统的可靠性。5、系统配VFD房，其中ZJ70DB及ZJ50DB为二座，ZJ40DB为一座，外形尺寸控制在12000×2900×3000mm以内。五、电传动控制系统6、采用大功率能耗制动单元和制动电阻定量控制制动扭矩，游车可实现平稳下放。7、独立送钻电机自动送钻系统可实现0.1～36m/h速度范围内的恒钻压自动送钻，有效的防止溜钻、卡钻、事故的发生。8、钻机控制系统以西门子PLC为控制核心，通过PROFIBUS-DP网络,实现发电机控制单元、变频器、智能远程司钻监控、电液气联控、人机界面、自动送钻、一体化仪表系统、游车位置等控制系统间的高速通讯。为钻井工艺创建了一个数字化、信息化、智能化的管理平台。9、智能化远程司钻操作台具有钻机操作和钻井参数实时显示、电气系统运行监控与显示、故障显示、报警的齐备功能。五、电传动控制系统发电机控制单元自动送钻控制单元交流变频控制系统MCC单元一体化仪表系统智能游车位置控制网络系统智能化司钻操作系统电控房、电缆及附件VFD变频控制系统五、电传动控制系统二、变频系统配置1、根据西门子变频器功率系列，充分考虑绞车、转盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置不同的负载工况、互换性以及系统性价比，控制系统方案为全数字一对一方式，变频器配置如下：ZJ70DB钻机绞车-2套：800kW转盘-1套：630kW泵组-3套：1200kW独立送钻（应急）装置-1套：45kWZJ50DB钻机绞车-2套：630kW转盘-1套：630kW泵组-2或3套：1200kW独立送钻（应急）装置-1套：45kWZJ40DB钻机绞车-2套：600kW转盘-1套：600kW泵组-2或3套：1000kW独立送钻（应急）装置-1套：45kW五、电传动控制系统三、网络系统以西门子PLC为控制核心，通过Profibus网络实现变频器、智能远程司钻台、自动送钻、游车位置、MCC、和人机界面等设备的高速通讯，上位计算机实时监控各系统的运行状态和故障诊断，构成三级网络系统，留有钻井仪表的标准接口。还配有PLC故障时的冗余操作回路。五、电传动控制系统四、独立变频电机主动恒钻压自动送钻自动送钻控制系统由人机界面、电控系统、变频系统、电动机、传感器组成。在正常钻进作业时，游动系统的悬重通过滚筒及齿轮传动以反扭矩拖动送钻电机，通过对该电机速度和扭矩的精确控制，可实现数控变频恒钻压自动送钻。*恒钻压送钻速度范围:0.1-36m/h波动范围:5kN五、电传动控制系统五、智能游车位置控制通过主电机采集主电机的运行参数和滚筒编码器的数字信号，可精确计算出游车的具体位置，将计算的游车位置与设定的防止上碰下砸位置进行比较分析，与绞车控制系统结合，具有报警--减速--刹车功能。可首先发出预警信号，发出指令信号控制主电机进入安全速度，再对主刹车进行紧急刹车控制。五、电传动控制系统六、能耗制动单元由斩波器功率制动单元、制动电阻组成。在电机处于发电工况下，自动投入工作，实现绞车下钻速度平稳、可调及钻具悬停，取代电磁涡流刹车。制动电阻采用整体独立放置，散热方式为强制风冷，工作可靠。ZJ70DB制动功率：2×1000kWZJ50DB制动功率：2×800kWZJ40DB制动功率：2×600kW五、电传动控制系统六、一体化仪表系统钻井仪表与电控系统紧密结合，统一设计，实时采集信号、计算数据共同参与钻井过程的控制。通过数据采集单元（现场的传感器、编码