電動鉆機概述ZJ70DB、50DB、40DB

ZJ70DB、50DB、40DB系列交流變頻電驅(qū)動鉆機

一、概述二、總體方案三、主要技術(shù)特點四、主要部件介紹五、電傳動控制系統(tǒng)六、一體化儀表系統(tǒng)目錄二、總體方案1、ZJ70DB鉆機基本技術(shù)參數(shù)名義鉆深(114mm

鉆桿) 7000m最大鉤載 4500kN絞車額定功率 1470kW絞車檔數(shù) I無級調(diào)速提升速度0~1.275m/s泥漿泵型號及臺數(shù) 3臺F-1600轉(zhuǎn)盤開口名義直徑Ф952.5mm轉(zhuǎn)盤檔數(shù)I無級調(diào)速井架型式及有效高度“K”型45m底座型式 雙升式/新型旋升式鉆臺高度 10.5mCAT3512B發(fā)電機組4×1900KVA交流變頻控制單元(VFD)一對一6+1套二、總體方案

1、ZJ70DB鉆機

簡述

鉆機采用4臺1900KVA柴油發(fā)電機組作為主動力，發(fā)出600V/400V50Hz交流電經(jīng)變頻單元(VFD)變頻后，分別驅(qū)動絞車，轉(zhuǎn)盤、泥漿泵和獨立送鉆（應(yīng)急）裝置的交流變頻電機。轉(zhuǎn)盤：采用獨立驅(qū)動方式，由1臺600Kw變頻電機驅(qū)動。

絞車：由2臺高速、寬頻700Kw/800Kw變頻電機驅(qū)動，經(jīng)二級斜齒輪減速后帶動滾筒。泥漿泵：配3臺，每臺泵均各由1臺1200Kw交流變頻電機驅(qū)動。

獨立送鉆（應(yīng)急）裝置：由1臺37Kw變頻電機驅(qū)動。二、總體方案2、ZJ50DB鉆機基本技術(shù)參數(shù)名義鉆深(41/4鉆桿) 5000m

最大鉤載 3150kN

絞車額定功率 1100kW

絞車檔數(shù) I無級調(diào)速提升速度0~1.35m/s

泥漿泵型號及臺數(shù) 2或3臺F-1600

轉(zhuǎn)盤開口名義直徑Ф952.5mm

轉(zhuǎn)盤檔數(shù)I無級調(diào)速井架型式及有效高度“K”型45m

底座型式 雙升式/新型旋升式鉆臺高度 9mCAT3512B發(fā)電機組3×1900KVA二、總體方案

2、ZJ50DB鉆機簡述

鉆機采用3臺1500KVA柴油發(fā)電機組作為主動力，發(fā)出600V/400V50Hz交流電經(jīng)變頻單元(VFD)變頻后，分別驅(qū)動絞車，轉(zhuǎn)盤、泥漿泵和獨立送鉆（應(yīng)急）裝置的交流變頻電機。轉(zhuǎn)盤：采用獨立驅(qū)動方式，由1臺600Kw變頻電機驅(qū)動。

絞車：由2臺高速、寬頻600Kw變頻電機驅(qū)動，經(jīng)二級斜齒輪減速后帶動滾筒。泥漿泵：配2或3臺，每臺泵均各由1臺1200Kw交流變頻電機驅(qū)動。

獨立送鉆（應(yīng)急）裝置：由1臺37Kw變頻電機驅(qū)動。二、總體方案3、ZJ40DB鉆機基本技術(shù)參數(shù)名義鉆深(41/4鉆桿) 4000m

最大鉤載 2250kN

絞車額定功率 735kW

絞車檔數(shù) I無級調(diào)速提升速度0~1.45m/s

泥漿泵型號及臺數(shù) 2臺F-1300

轉(zhuǎn)盤開口名義直徑Ф698.5mm

轉(zhuǎn)盤檔數(shù)I無級調(diào)速井架型式及有效高度“K”型43m

底座型式 雙升式鉆臺高度 7.5mCAT3512B發(fā)電機組2×1900KVA

交流變頻控制單元(VFD)一對一5+1套二、總體方案

3、ZJ40DB鉆機簡述

鉆機采用2臺1900KVA柴油發(fā)電機組作為主動力，發(fā)出600V50Hz交流電經(jīng)變頻單元(VFD)，分別驅(qū)動絞車，轉(zhuǎn)盤、泥漿泵和獨立送鉆（應(yīng)急）裝置的交流變頻電機。轉(zhuǎn)盤：采用獨立驅(qū)動方式，由1臺500Kw變頻電機驅(qū)動。

絞車：由2臺高速、寬頻500Kw變頻電機驅(qū)動，經(jīng)二級斜齒輪減速后驅(qū)動滾筒。泥漿泵：配2臺，每臺泵均各由1臺970Kw交流變頻電機驅(qū)動。

獨立送鉆（應(yīng)急）裝置：由1臺37Kw變頻電機經(jīng)行星減速后驅(qū)動滾筒。

1、

采用先進的交流變頻控制技術(shù)，通過系統(tǒng)PLC和觸摸屏及氣、電、液、鉆井參數(shù)的一體化設(shè)計，實現(xiàn)鉆機智能化司鉆控制。

2、鉆機采用寬頻大功率交流變頻電機驅(qū)動，實現(xiàn)絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵的100％全程調(diào)速。

3、

鉆機絞車為單軸齒輪傳動，一檔無級調(diào)速，機械傳動簡單、可靠。剎車采用液壓盤式剎車與電機能耗制動組合，能通過計算機定量控制制動扭矩，實現(xiàn)零速懸停。

4、絞車采用獨立電機自動送鉆系統(tǒng)、游車位置自動控制和工業(yè)電視監(jiān)控等系統(tǒng)，并可對起下鉆工況和鉆進工況進行實時監(jiān)控.5、MCC系統(tǒng)采用SIEMENS智能化軟啟動裝置，采用ET200模塊實現(xiàn)MCC保護和監(jiān)控。技術(shù)先進性能可靠。三、主要技術(shù)特點1、JC70DB絞車基本參數(shù)最大輸入功率1470kW

最大快繩拉力485kN

提升檔位1+1R

主滾筒尺寸Φ770×1434mm

剎車盤直徑Φ1520mm

適用鋼絲繩直徑Φ38mm

主剎車液壓盤式剎車輔助剎車電機能耗制動四、主要部件介紹1、JC70DB絞車

絞車傳動流程絞車由兩臺700kW0～2800r/min的交流變頻電機分別經(jīng)兩臺二級齒輪減速箱減速后，驅(qū)動單滾筒。在右齒輪箱輸出端的另一側(cè)由一臺37kW交流變頻電機驅(qū)動一臺擺線減速箱，經(jīng)推盤離合器及一級齒輪減速后帶動單滾筒。正常情況下該裝置作為自動送鉆用，一旦主電機出現(xiàn)異常該裝置可以作為應(yīng)急用，活動鉆具并可提起最大鉆柱重量。四、主要部件介紹2、JC50DB絞車

絞車傳動流程

JC-50DB絞車由2臺600V600kW0～2600r/min的交流變頻電機經(jīng)1臺二級齒輪減速箱減速后，驅(qū)動單滾筒。在齒輪箱輸出端的另一側(cè)由一臺37kW交流變頻電機驅(qū)動一臺擺線減速箱，經(jīng)推盤離合器及一級齒輪減速后帶動單滾筒。正常情況下該裝置作為自動送鉆用，一旦主電機出現(xiàn)異常該裝置可以作為應(yīng)急用，活動鉆具并可提起最大鉆柱重量。四、主要部件介紹3、JC40DB絞車

絞車傳動流程

JC-40DB絞車由2臺600V500kW0～2600r/min的交流變頻電機經(jīng)1臺二級齒輪減速箱減速后，驅(qū)動單滾筒。在齒輪箱輸出端的另一側(cè)由一臺37kW交流變頻電機驅(qū)動一臺擺線減速箱，經(jīng)推盤離合器及一級齒輪減速后帶動單滾筒。正常情況下該裝置作為自動送鉆用，一旦主電機出現(xiàn)異常該裝置可以作為應(yīng)急用，活動鉆具并可提起最大鉆柱重量。四、主要部件介紹結(jié)構(gòu)型式及特點1）絞車為齒輪傳動單滾筒軸型式，滾筒開槽。2）剎車采用液壓盤式剎車與電機能耗制動組合。液壓盤式剎車配單或雙剎車盤，同時設(shè)常閉、常開鉗。3）絞車減速箱采用大模數(shù)硬齒面齒輪，齒輪及軸承潤滑采用強制潤滑。設(shè)置潤滑系統(tǒng)自動檢測裝置，當(dāng)潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)異常，鉆機控制系統(tǒng)自動實現(xiàn)緊急剎車，保證減速箱安全運行。4）絞車的所有控制(電、氣、液)均集中在司鉆控制房內(nèi)。5）電機、減速箱、滾筒軸及剎車等為一個運輸單元。6）絞車設(shè)有獨立電機自動送鉆裝置，功能有二：一是送鉆時由數(shù)字化變頻系統(tǒng)設(shè)定恒扭矩，反拖滾筒，自動調(diào)速和保護，達到恒壓穩(wěn)速送鉆目的，送鉆速度0.1-36m/h,送鉆鉆壓誤差小于5kN。二是當(dāng)主系統(tǒng)發(fā)生故障時，輔助系統(tǒng)進行應(yīng)急操作，能提升最大鉆柱重量。四、主要部件介紹

4、

泵組電機配備

F-1600電動泵組1臺1200kW變頻電機

F-1300電動泵組1臺970kW變頻電機

四、主要部件介紹

5、

轉(zhuǎn)盤傳動方案轉(zhuǎn)盤采用獨立驅(qū)動方式由1臺600kW/500kW交流變頻電機經(jīng)萬向軸直接驅(qū)動或經(jīng)鏈條箱減速后驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，整體沉于鉆臺面下，并與鉆臺面平齊。電機、冷卻風(fēng)機及通風(fēng)管均布置在底座內(nèi)。四、主要部件介紹6、井架、底座井架有效高度ZJ70DB及ZJ50DB均為45m,ZJ40DB為44m；前開口型,通過絞車動力整體起放，滿足安裝各型頂驅(qū)的需要。底座高度ZJ70DB為10.5m，ZJ50DB及ZJ40DB為9m,采用雙升式或新型旋升式結(jié)構(gòu),通過絞車動力整體起放。井架和底座的單件最大運輸尺寸長度不超過13m，寬度不超過3m，高度不超過2m，重量不超過22t。四、主要部件介紹五、一體化司鉆控制房：

司鉆控制房集鉆機電、氣、液控制及視訊系統(tǒng)于一體，實現(xiàn)司鉆對鉆機的整體監(jiān)測與控制。

四、主要部件介紹鉆井參數(shù)顯示絞車控制井口工具、鉆具監(jiān)測固控、振動篩監(jiān)測

泥漿泵、轉(zhuǎn)盤控制

司鉆房主控制臺為左右兩個控制臺，分別固定于司鉆旋轉(zhuǎn)座椅左右兩側(cè)。司鉆主要控制手柄均布置在主控制臺上，控制臺可隨座椅一同升降旋轉(zhuǎn)，確保司鉆操作方便、視野開闊。四、主要部件介紹液壓盤剎操作視訊系統(tǒng)控制右控制臺MIC主控制臺左控制臺游車位置控制絞車控制轉(zhuǎn)盤慣剎自動送鉆離合液壓貓頭控制風(fēng)動旋扣器控制司鉆房周圍為司鉆輔助控制臺。

輔助控制臺工業(yè)監(jiān)控顯示與控制自動送鉆控制電控系統(tǒng)與一體化儀表顯示指重表與泵壓表

司鉆房設(shè)工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、防爆空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、減震裝置、避光裝置等輔助設(shè)備，確保司鉆操作安全舒適。四、主要部件介紹

一、總體設(shè)計方案：

1、動力采用CAT3512B1900KVA600V50Hz柴油發(fā)電機組，其中ZJ70DB為四臺，ZJ50DB為三臺，ZJ40DB為二臺。由ROSSHILL1400型發(fā)電機控制系統(tǒng)實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電和負荷均衡。

2、變頻單元采用進口SIEMENS全數(shù)字“一對一”矢量控制電壓源型交流變頻調(diào)速裝置。

3、MCC單元裝有400VAC、300kW輔助柴油發(fā)電機接口及進線斷路器。

4、MCC系統(tǒng)30KW以上電機采用SIEMENS新型的智能軟起動裝置，PLC控制，提高系統(tǒng)的可靠性。

5、系統(tǒng)配VFD房，其中ZJ70DB及ZJ50DB為二座，ZJ40DB為一座，外形尺寸控制在12000×2900×3000mm以內(nèi)。五、電傳動控制系統(tǒng)

6、采用大功率能耗制動單元和制動電阻定量控制制動扭矩，游車可實現(xiàn)平穩(wěn)下放。

7、獨立送鉆電機自動送鉆系統(tǒng)可實現(xiàn)0.1～36m/h速度范圍內(nèi)的恒鉆壓自動送鉆，有效的防止溜鉆、卡鉆、事故的發(fā)生。

8、鉆機控制系統(tǒng)以西門子PLC為控制核心，通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)發(fā)電機控制單元、變頻器、智能遠程司鉆監(jiān)控、電液氣聯(lián)控、人機界面、自動送鉆、一體化儀表系統(tǒng)、游車位置等控制系統(tǒng)間的高速通訊。為鉆井工藝創(chuàng)建了一個數(shù)字化、信息化、智能化的管理平臺。

9、智能化遠程司鉆操作臺具有鉆機操作和鉆井參數(shù)實時顯示、電氣系統(tǒng)運行監(jiān)控與顯示、故障顯示、報警的齊備功能。五、電傳動控制系統(tǒng)發(fā)電機控制單元自動送鉆控制單元交流變頻控制系統(tǒng)MCC單元一體化儀表系統(tǒng)智能游車位置控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)智能化司鉆操作系統(tǒng)電控房、電纜及附件VFD變頻控制系統(tǒng)五、電傳動控制系統(tǒng)二、變頻系統(tǒng)配置

1、根據(jù)西門子變頻器功率系列，充分考慮絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵和獨立送鉆（應(yīng)急）裝置不同的負載工況、互換性以及系統(tǒng)性價比，控制系統(tǒng)方案為全數(shù)字一對一方式，變頻器配置如下：

ZJ70DB鉆機

絞車-2套：800kW

轉(zhuǎn)盤-1套：630kW

泵組-3套：1200kW

獨立送鉆（應(yīng)急）裝置-1套：45kWZJ50DB鉆機

絞車-2套：630kW

轉(zhuǎn)盤-1套：630kW

泵組-2或3套：1200kW

獨立送鉆（應(yīng)急）裝置-1套：45kWZJ40DB鉆機絞車-2套：600kW

轉(zhuǎn)盤-1套：600kW

泵組-2或3套：1000kW

獨立送鉆（應(yīng)急）裝置-1套：45kW五、電傳動控制系統(tǒng)

三、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

以西門子PLC為控制核心，通過Profibus網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)變頻器、智能遠程司鉆臺、自動送鉆、游車位置、MCC、和人機界面等設(shè)備的高速通訊，上位計算機實時監(jiān)控各系統(tǒng)的運行狀態(tài)和故障診斷，構(gòu)成三級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，留有鉆井儀表的標準接口。還配有PLC故障時的冗余操作回路。五、電傳動控制系統(tǒng)四、獨立變頻電機主動恒鉆壓自動送鉆自動送鉆控制系統(tǒng)由人機界面、電控系統(tǒng)、變頻系統(tǒng)、電動機、傳