摘要:目前钻井工艺技术越来越为先进，本篇文章通过介绍石油钻机电气传动系统的组成部分跟现实状况，来为未来钻机电气传动系统的发展提供参考跟创新。
关键词:钻机；电气；传动系统；自动化
根据全世界工业的快速发展，石油需求量在与日剧增。对于石油钻探工艺技术的要求也越来越高。所以石油钻井工程的发展也就迎来了春天。钻机是钻井工作设备中最主要的机械部位。钻机本身要有完善的机械器件，足以提供钻具的速度要求。除了钻具要经常更换钻头，解决井内的一系列问题，机械设备还需要拥有充足的自起重能力跟加快速度。而且还需要机械设备通过一定的泵压跟排放度来维持泥浆工作的日常运作。所以就需要钻机电气系统设计技术不断发展。这篇文章就围绕着石油钻机电气系统，讲述了现代钻机电气传动发展的历程跟如何促进石油钻机工程的长期稳定发展。
1钻机电气传动系统的发展现状
1.1钻机电气传动系统的范围
钻机电气传动系统包含着动力跟操控，电气传动自动化以及配电控制等系统。动力操控系统主要的部件有着柴油发电机组，变压器，发电控制系统等等。电气传动自动化控制系统有着泥浆泵，搅拌车，转盘交直流传动自动化等部分。配电控制系统有着日常照明，居民生活用电，不可调速电机等相关电源。
1.2动力及其控制系统
在当前国际上的石油机械动力设备的范围内，组装柴油机发电机配套的生产厂家较多。比如能够体现现代水平的国家有美国的CaterpillarCumminsWaukeshaEMD，瑞典的Volovs以及德国的MTU等等。在这几个先进国家的技术当中，美国的这项技术最为实用。它遍布在石油机械动力设备的市场中，具有品种多，包含的系列较全，升级更新快等特点。它使用的功率范围在54kW到4500kW。产品有着较多的系列，如3400，3500以及D300等等。大约在一九九五年，美国的这家公司就升级改造了3500系列的柴油机。从而出现了比其性能更好的3500B系列的柴油机，大大提高了单位输出的功率，节约大量的油耗。所以石油机械动力控制系统在现代有着极高的性能可供企业的需求。而且它还具备语音通讯功能，可以让电力传动系统，配电系统与其一同连接到控制系统当中。
1.3电气传动自动化控制系统
1.3.1直流电气传动自动化控制系统
在中国直流钻机电气传动自动化控制系统的技术有ZJ50D,ZJ70D,ZJ90D等等，他们在数学控制技术上用的大多都是16单片微处理器。然后通过各单元的现场总线与工业计算机连接成为局域区域网络。其中设计方案有很多，比如绞车，泥浆机，转盘传动等一系列的一对一的方案。当然也有一对二的方案，比如传动柜设计中包含交流进线，功率回路等一体的标准，调节控制等。电机的容量大多都是DC1400A/750V、DC2600A/750V这两种类型。每当电动机的容量有所损耗时，可以相互搭配使用。
1.3.2交流电气传动自动化控制系统
在美国，交流传动系统技术较为先进，普遍使用功率的是二极管整流。整流器是多组脉动整流桥组成的变流器。同组的整流器是由同组的整流变压器与主控电源连接而成。使用的电压等级极限为690VAC50/60Hz的，PLC则使用的是西门子系列的S7—300。从而让水系统与传动系统进行自动化控制的工作。
1.4配电控制系统
在当前钻机电气传动系统的范围之内，都以马达控制中心为核心。应用抽屉式的结构方式，对其进行专门调控。,它所应用的工作电压多为AC380V,50/60Hz。并且水平母线的电流达到了将近四千安。而垂直母线的电流达到一千安。在外国的许多国家把二次回路带串口跟有着在线通讯功能的监控仪表应用在MCC系统当中去。带动动力及其控制系统，电气传动自动化控制系统连接成为一个较完善的自动化网络。
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2系统的新功能及发展趋势
2.1功率限制控制器PLS
功率限制控制器的主要作用是日常观察柴油机功率跟发电机功率。假如有一台柴油机组达到负载额度时，中心控制器则给予传动系统信息，让传动系统降低其功率的输出。而且它还可以避免负载达到额度时导致的熄火。从而正常的工作。
2.2泥浆泵同步控制器SPS
泥浆泵同步控制器的功能是应用于多台泥浆进行同步工作。可以有效的降低泥浆泵压强的脉动。并且大幅度稳定泵冲击频率的震动，泥浆泵同步控制器在确定泥浆泵的活塞位置的时候，通过控制节流阀电压来改变旋转速度。让以前不能同步工作的机器可以同时运作。
2.3转盘动态软扭矩控制器STRS
转盘动态软扭矩控制器的功能，主要是在日常的钻井的时候，钻杆的振动有着很多的不良影响。所以美国的TPC公司就制作了相关的转盘动态软扭矩控制器。它的应用原理就是采用检测力矩电流的方法来调节电机的旋转速度来尽可能降低转矩的波动。因为转矩波动的减少可以有效的增强钻头的寿命跟钻头的旋转速度。
2.4钻杆防反扭控制器DPUS
钻杆防反扭控制器的功能，假如遇到顶驱系统或者转盘不能正常工作的时候，可以细心观察电流限幅跟电机的电流电压等信息来解决问题。在顶驱系统跟转盘突然失灵的时候，可以应用钻杆防反扭控制器来设置电流限幅，让电机转矩缓慢的下降从而使钻管松开。
2.5游车位置控制器ACS
游车位置控制器的应用大幅度的提高了游车在限制速度行驶的安全性。而且还可能减少钻头下钻时所耗费的时间，在美国的TPC公司中，他们研发了BC4000类型的游车控制器。采用电气进行刹车盘式刹车还有绞车来调节游车速度快慢等方式来提高游车行驶时的安全性。BC4000还有着编码器跟行程按钮开关的功能，可以精确到正负一分米左右的位置。对于日常钻头下钻时提供精准的标点。
3钻机电气传动系统发展趋势
在二十世纪八十年代至九十年代期间，世界经济在不断的快速发展。油汽的采取也逐渐变的困难起来。在欧美的一些发达国家当中，石油钻机设备跟采取技术是当前世界上最先进的。欧美国家在节约资源，节约钻井所耗的费用，钻井速度，油田的采取跟扩建，更好的减少油量生产的周期，以及增加油量的生产跟采取程度上都有着独特的技术。可想而知，油气钻井系统工程的开发与建设是相当难的。钻井的时候容易出现很多变量跟繁多的数据。同时设计框架跟过程的观察也考验着油气钻井系统工程人员的能力。所以单独的依靠技术人员的专业水平远远不够的。这就需要创新电气传动与自动化控制系统方面的技术，通过建设模拟人工智能，现有的技术知识以及油气钻井系统技术人员跟有着丰富经验的实践人员进行全面的研究与实验，才能推动石油钻机电气传动系统的快速稳定发展。
4结束语：
本文通过介绍钻机电气传动系统的发展现状，系统的新功能及发展趋势，还有钻机电气传动系统未来的发展状况。由于石油需求量的与日剧增，石油钻探工艺技术面临着极大的挑战。需要石油钻机电气技术的不断创新与研发。才能推动石油钻机电气传动系统的不断完善与发展。石油钻机电气传动系统的内容相对复杂。涉及的技术方面的知识十分专业。需要石油钻机电气工程技术的设计人员通过不断的实验跟探究，建设模拟人工智能，以及现有的知识才能有效的提高石油钻机工程技术的应用。从而推动世界经济的发展，为石油钻井工程的发展迎来美丽的春天。
参考文献：
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论文作者:1饶建国,2王建宝,3康伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/24
标签：钻机论文; 石油论文; 电气论文; 传动系统论文; 控制器论文; 系统论文; 转盘论文; 《电力设备》2018年第35期论文;