电驱动钻机
〈石油钻采新装备》(电驱动钻机)
是当今电驱动钻机的最高水平。最终将全 部取代AC—SCR—DC电驱动钻机。
第二节 电动机的机械特性
一、机械特性的分类
机械特性：电动机的转速n随转矩M而变化的关系。一般用曲线表示， 称机械特性曲线。 按转速n随转矩M变化的程度不同，机械特性可分为三类：
1、当
2、当
M n
时，为特硬特性；在 n—M曲线上，表现为一条水平线。
b、用单相电力变压器将电网中的交流电降压，经半导体二极管构成
的桥式整流电路转换成直流电，供给它励直流电动机的励磁线圈。 c、利用触发电路控制晶闸管的触发角，从而调节电枢电压。
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二、可控硅控制柜的电路
可控硅控制柜的电路主要有： a、整流电路；b、触发控制电路；c、保护电路；
—— 本章完 — —
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第一章 电驱动钻机
本章目录
第一节 电驱动钻机的类型及特点
一、AC—AC 电驱动钻机 二、DC—DC 电驱动钻机 三、AC—SCR—DC 电驱动钻机 四、AC—CF—AC 电驱动钻机
第二节 电动机的机械特性
一、机械特性的分类 二、电动机的固有机械特性 三、直流电动机的人为机械特性 四、钻机用它励直流电动机的人为机械特性
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2、降低电枢电压调速（见曲线） 特点： 1）转速只能下调；硬特性不变（固有特性曲线平移）； 2）调速方便；调速范围大；经济性好。 可适用场合：石油钻机。
3、在励磁电路中串电阻调速（见曲线） 特点： 1）转速只能上调；随所串电阻增大，特性变软； 2）调速方便；经济性较好。转速不得超过额定值的20%。 可适用场合：石油钻机。
（3）直流电动机，具有人为的柔特性，调速范围宽，可实现 无级调速，绞车、钻盘只需设少量的机械档；
2023年交流变频电驱动钻机行业市场前景分析
2023年交流变频电驱动钻机行业市场前景分析随着科技的不断发展和人们环保意识的增强，传统的电动或燃油钻机的使用面临越来越大的压力，而交流变频电驱动钻机则凭借其良好的环保性能、高效的工作效率、稳定可靠的性能以及较低的运行成本在市场上愈发受到青睐。
本文将结合市场需求、技术趋势等因素分析交流变频电驱动钻机行业的市场前景。
一、市场需求随着市场经济的不断发展，建筑机械逐渐成为一种必不可少的工作工具。
作为建筑机械种类之一的钻机，其广泛应用于建筑、桥梁、道路、水电、矿山、铁路等领域，需求量大且不断扩大。
同时，环保、高效、经济、安全等因素已成为市场需求的主导趋势，这恰恰符合交流变频电驱动钻机的优势，使其市场前景更为广阔。
二、技术趋势交流变频技术是一种新型调速技术，可以实现调速范围广、电能质量好、反馈响应快等特点。
在钻机行业中市场占有率不断扩大，主要原因是交流变频电驱动钻机具有比传统电动钻机更高的效率和更低的能耗。
同时，电气技术的发展不断提高了交流变频电驱动钻机的性能，例如采用工业级组态软件、通信网络、云端技术等模块，可以实现钻机设备的智能化，从而进一步提高其工作效率和稳定性。
三、市场竞争在市场竞争方面，虽然交流变频电驱动钻机在深入推广但市场上仍有传统燃油、液压和电动钻机。
在较小的施工场合或特殊施工场合，传统燃油钻机和液压钻机仍具有一定的竞争优势，但随着环保意识的不断加强，交流变频电驱动钻机的竞争优势将更加突出。
而在大型施工场合，交流变频电驱动钻机由于其卓越的性能和适用性，将和电动钻机竞争市场份额。
总之，交流变频电驱动钻机具有市场趋势、技术优势和竞争优势，未来市场前景十分可观。
在钻机行业不断升级的大环境下，市场对交流变频电驱动钻机的需求将进一步增加，企业只有不断创新、提高产品品质和服务水平才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
直流电驱动钻机电传系统常见故障分析和排除
直流电驱动钻机电传系统常见故障分析和排除摘要：从直流电动钻机的电控系统原理以及直流电动机的机械特性和调速原理出发,结合现场维护、检修经验,概括出了电控系统的常见故障的排除方法。
关键词：可控硅整流电桥直流电动机交直流控制模块可编程序控制器故障分析目前,国内各油田配备的电动钻机中,直流电动钻机还占据着主流,电动钻机的身价从几千万到上亿元,一旦出现电控系统故障,将造成停机,甚至造成井下复杂,其负面影响和经济损失都较大。
然而直流电动钻机系统大都基于一套技术比较成熟的ROSSHILL系统,其故障发生也有一定的规律性,因此在熟练掌握电控系统原理的基础上,了解其故障规律,对提高处理故障效率大有帮助。
1 发电系统[1]交流发电系统主要由柴油发电机组和SCR房内的交流控制柜组成,交流模块是交流控制系统的核心部件,其输入有柴油机转速信号、发电机电压信号、六相变压器副边的115V AC反馈电压信号、电流互感器CT1～CT3的电流反馈信号和励磁电流反馈信号,输出信号有柴油机转速调节控制信号、发电机电压调节控制信号以及有功功率表和无功功率表的驱动信号,这其中的任何一路信号出现差错都会导致发电系统出现异常现象。
1.1 发电机故障发电机输出电压过低或输出电压过高,输出电压低一般是励磁电流小或励磁回路断造成,发电机如果存放时间过长,发电机转子剩磁可能不足(这种现象极少发生),发电机输出电压小于150V。
解决这种故障可以利用24V电瓶短时间直接接在励磁机上进行充磁,注意极性千万不能接反,时间一般不超过1min即可。
励磁回路保险F39～40任何一个断,都会造成和剩磁不足同样的故障现象。
发电机转子中任何一个二极管断,都将造成励磁电流减小,从而造成输出电压降低。
还有,如果励磁电源板出现故障,也会使励磁电流减小而造成输出电压降低。
输出电压高一般是由于电压给定或输出电压反馈、励磁电流反馈信号出现故障造成。
在柴油机起车到全速前,需要认真检查电压给定电位器、速度给定电位器所处位置,要求处在中位,因此即使电压给定电位器中间出头接触不太良好,只会造成输出电压不稳现象。
兰石ZJ503150D钻机使用说明书
兰州石油化工机器工程有限责任公司
LS Petrochem Machinery Co.,Ltd
2.7 提升系统滑轮外径
1270 mm
2.8 水龙头最大静载荷
4500 kN
中心管通径
75 mm
2.9 转盘开口名义直径
698.5 mm（271/2″）
转盘档数
2档
2.10 泥浆泵台数×功率
2 台×956 kW
兰州石油化工机器工程有限责任公司
LS Petrochem Machinery Co.,Ltd
输出电流
1800 A（DC，长期）
2.15 泥浆罐有效容积
270 m3
2.16 双立管高压管汇
4″×35 MPa
2.17 供气系统
储气罐总容积
7 m3
供气最高工作压力
1 MPa
2.18 柴油罐总容积
80 m3（45 m3+35 m3）
图号
名
称
数量 单重（kg）
备
注
前部
1
30000
6800×2665×2765
后部
1
22000
6800×2340×2998
G07.12A.00 电驱动泵装置（3NB-1300C） 2
37680
G08.05.00
转盘独立驱动
1
5096
111.27.00
JJ315/45-K 井架
1
62194
G12.10.00
电压
600 V
频率
50 Hz
辅助发电机组台数×功率
1×292 kW（CAT 3406）
柴油发电机组型号
SR4B
转速
1500 rpm
ZJ40DB电驱动钻机使用说明书
【随机技术文件】ZJ40/2250DB钻机及其主要配套件资料明细（不含用户自备件）☑ZJ40/2250DB电驱动钻机使用说明书第一分册☑ZJ40/2250DB电驱动钻机维修保养手册第二分册☑DZ225/7.5-S底座使用说明书第三分册☑JJ225/43-K井架使用说明书第四分册☑TC-225天车使用说明书第五分册☑JC32D绞车使用说明书第六分册☑ZJ40DB-WX齿轮减速箱使用说明书重齿☑液压盘式刹车装置使用操作手册北京瑞比德☑自动送钻装置使用维护说明书德国SEW☑YC225游车使用说明书兰石☑BOP吊装装置说明书宝鸡☑ZKYZ630液压站说明书宝鸡☑YM-10Ⅱ液压猫头说明书宝鸡☑司钻房使用说明书河北沧州☑值班房使用说明书河北沧州☑工业监视器江苏☑穿绳器咸阳☑对讲机摩托罗拉☑WSQ稳绳器使用说明书力天☑TS逃生器说明书力天☑0.5吨气动绞车说明书泰安☑JZG24（卧式）死绳固定器江汉沙洋☑其它见各分供方资料1【随机技术文件】（第一分册）ZJ40/2250DB电驱动钻机使用说明书图片位置2前言感谢您选用南阳二机石油装配（集团）公司的产品！ZJ40/2250DB电驱动钻机使用说明书是由公司技术中心专业工程技术人员根据产品设计制造和油田服务经验按照功能模块的划分编写而成，本说明书尽可能的与实际产品保持一致，但由于技术协议临时变更等原因，可能与实际会略有不同，敬请以实物为准！为保证您的产品安全可靠、稳定的运行，请认真阅读本说明书及其配套随机资料内容。
因钻机配套部件较多，本说明书仅提供了部分内容，未涉及到的或仅作简要介绍的配套零部件，其结构、使用、维护及保养详见其各自的使用说明书，特别注意安全警示有关条款。
-I-ZJ40/2250DB 电驱动钻机使用说明书南阳二机石油装备（集团）有限公司-II- 重要安全声明本说明书使用以下标题、标志时，请认真阅读！注：用于注意或单独解释说明的情况。
目录第1章概述 (1)1.1.钻机采用的标准 (1)1.2.钻机技术及结构特点 (2)1.3.基本技术性能参数 (2)1.4.钻机传动简介 (5)1.5.钻机总体布置 (7)1.6.ZJ40DB钻机配套件清单 (7)第2章钻机主要配套部件 (10)2.1.TC-225天车 (10)2.2.JJ225/43-K井架 (11)2.3.JC32D绞车 (13)2.4.转盘驱动装置 (21)2.5.DZ225/7.5-S底座 (23)2.6.气控系统 (24)2.7.液控系统 (27)2.8.司钻房 (30)2.9.值班房 (31)2.10.井口机械化工具 (31)2.11.机泵组及高压泥浆管汇 (32)2.12.智能化参数仪表 (32)2.13.动力系统 (33)2.14.电控系统 (35)第3章钻机的安装与调试 (37)3.1.钻机安装前的准备 (37)3.2.钻机基础 (37)3.3.钻机的安装 (38)3.4.钻机的调试 (42)3.5.钻机的起升 (45)第4章钻机的使用 (48)4.1.警示 (48)4.2.使用注意事项 (48)4.3.钻机的操作、维护与保养 (48)4.4.钻机主要部件的操作、维护与保养 (49)第5章拆卸及运输 (52)5.1.钻机下放 (52)5.2.钻机的拆卸 (53)IIIZJ40/2250DB 电驱动钻机使用说明书南阳二机石油装备（集团）有限公司-IV- 5.3. 钻机运输 (53)第6章 钻机易损件清单 (54)6.1.轴承一览表 .................................................................................................................................... 54 6.2. 链条、皮带一览表 . (54)第7章 润滑油品 (55)7.1.钻机用润滑油................................................................................................................................. 55 7.2. 钻机用润滑脂 (55)第8章 钻机随机工具清单 (56)ZJ40/2250DB 电驱动钻机使用说明书南阳二机石油装备（集团）有限公司 -1-第1章 概述ZJ40/2250DB 电驱动钻机是南阳二机石油装备（集团）公司为满足国内油气田勘探开发和出国承包钻井的要求而设计开发的系列轻便钻机之一。
厄瓜多尔191队70D-50钻机设备性能参数
70D钻机性能简介一、简介ZJ70钻机是一种最大钻深能力为7000m(22966ft)的陆地SCR直流电驱动钻机，主要用于4500～7000m深度石油、天然气的勘探开发。
其形式及基本参数符合中国石油天然气行业标准SY/T5609的规定，主要配套部件符合API有关规范的规定。
能满足钻井新工艺的要求，钻机安全可靠。
该钻机绞车、钻井泵电传动系统采用一对二控制方式，即一套SCR电控柜同时控制两台直流电机。
转盘电传动系统采用一对二控制方式，即一套SCR电控柜同时控制一台直流电机。
绞车由两台直流电机通过链条传动驱动主滚筒和猫头轴，转盘由一台直流电机通过两档一级减速链条箱驱动，泥浆泵由两台直流电机通过窄V带驱动。
ZJ70D钻机技术和结构特点1、采用AC-SCR-DC一对二全数控电传动动力系统，绞车、转盘和泥浆泵可实现无级调速，获得良好的钻井特性。
启动平稳、传动效率高、负荷能自动均衡分配。
2、采用模块化设计，多种组合方式，增强了钻机通用性和互换性。
总体布置整齐、协调，设备模块少，搬家拆装方便，满足钻机快速移运的要求。
外钻台面上的设备、井架和底座低位安装，依靠绞车动力整体起升，方便安装并节省吊装设备。
3、绞车设计了4个机械档，与直流电机配合，有较宽的调速范围。
主刹车为液压盘式刹车，操纵控制简单、方便、省力，使钻井作业安全、可靠。
4、转盘采用独立驱动方式，使钻机的机动性提高，转盘驱动箱设两档，可满足不同工况的需求，提高钻井效率。
链条箱沉在钻台面下，钻台面平整、开阔、方便作业。
采用万向轴联接，安装时不需要严格更正。
5、该钻机的所有控制手柄、刹把、指重表等钻井仪表，均集中布置在司钻控制房内，便于司钻操作和观察。
6、电控系统采用国际上先进的可控硅整流控制技术，控制简单、方便、可靠。
7、采用先进的电子防碰装置和防碰过圈阀、重锤式防碰阀等组成防碰网络，可有效地防止上碰天车、下砸转盘事故的发生。
8、采用了高效泥浆固控系统，固控设备和系统流程能满足不同的钻井工艺技术要求，系统搬家方便、罐面平整、干净、整洁。
ZJ30DB电驱动车装钻机
3000m电驱动拖挂钻机
二、结构特点 钻机平面图
3000m电驱动拖挂钻机
三、关键技术 3.1 绞车系统
采用单轴绞车技 术，传动简捷，性能 可靠。绞车由一台功 率为600kW 交流变频 电机驱动，变频调速 范围宽；绞车只设一 档，无需专门的换挡 机构，绞车转速可无 级调速绞车系统的各 部件均安装在同一个 底座上，构成一个独 立的单元；绞车的所 有控制均集中在司钻 房内，操作方便。
非常规资源勘探开发设备
连续油管作业设备
机构集中在拖车上，牵 引车移运，适合较好道 路和井场条件，较大直 径的CT常采取的形式
移运方便，适合 我国的道路和井 场条件，较小直 径的CT常采取 的 结构形式
图2拖挂式连续油管作业机
橇装式 CT采 用模块 化结构， 用于海 上平台
图1 车装式连续油管作业机 图3橇装式连续油管作业机
ZJ40DB钻机
ZJ40D钻机
ZJ40DJ钻机
一、石油钻机 电驱动钻机
一、橇装电驱动钻机
Hale Waihona Puke 5000m橇装电驱动钻 机
ZJ50LDB钻机
ZJ50D钻机
ZJ50DB钻机
一、石油钻机 电驱动钻机
一、橇装电驱动钻机
7000m橇装电驱动钻机
ZJ70LDB钻机
ZJ70D钻机
ZJ70DB钻机
一、石油钻机 电驱动钻机
3000m电驱动车装钻机
3000m电驱动车装钻机
ZJ30/1800 DBZ
3000米电驱动车装钻机
南阳二机石油装备（集团）有限公司
RG PETRO-MACHINERY(GROUP)CO.，LTD
3000米
交流变频电动钻机 南阳二机集团
概述石油钻机的四种驱动型式
概述石油钻机的四种驱动型式任何一种钻机其传动系坑的基本组成和所担当的任务具有共同性，即都是由并车、倒车、减速增矩、变速变矩及转换方向等几部分构成，将一台或几台驱动机组的动力及运动单独地或统一地传递给各工作机，以满意钻井工作的需要。
目前，石油钻机驱动型式主要有机械驱动、液压驱动、电驱动和混合驱动4种型式。
1)机械驱动型式(1)柴油机直接驱动石油钻机。
柴油机直接驱动就是利用柴油机产生动力，用机械传动来传递功率。
它的主要优点是不受地区限制，具有自持力量；产品系列化后，不同级别钻机可用增加相同机组数目的方法以增加总装功率，这样可削减柴油机品种；在性能上，转速可平稳调整，能防止工作机过载，避开发生设备事故；结构紧凑，体积小，重量轻，便于搬迁移运，适于野外流淌作业。
但作为钻机动力机，它也有不足之处，如扭矩曲线较平坦，适应性系数小，过载力量有限；转速调整范围窄；噪声大，影响工人健康；与电驱动比较，驱动传动效率低，燃料成本贵，维护使用费用比电动机驱动高。
(2)柴油机-液力耦合器驱动石油钻机。
液力传动的工作原理是主动轴经离心泵将能量传给了工作液，工作液又经涡轮将能量传给了从动轴，因此，液体是一种工作介质，通过它在离心泵和涡轮机中的循环流淌实现运动的连续传递和能量的连续转换。
柴油机-液力耦合器驱动的主要优点是：传动严厉，可汲取振动与冲击；涡轮轴可随外载变化而自动变速，可防止工作机过载，即使外载增加导致涡轮制动，动力机仍可以某一转速工作而不灭火。
但耦合器只能在高转速比工况下工作，否则效率过低，功率损失大；只能传递扭矩，不能变矩。
(3)集油机-液力变矩器驱动石油钻机。
柴油机-液力变矩器驱动的主要优点是：随外载变化能自动无级地变速、变矩，驱动绞车时，可明显提高钻机起升工效；使柴油机始终维持在经济合理的工况运行，即使外载增大导致涡轮轴处于制动状态时，柴油机也不会被憋灭火；机组适应外载变化力量大大加强，调速范围变宽；传动平稳严厉，汲取冲击振动，延长了机械设备寿命；削减并车损失。
ZJ90DB钻机主要性能特点
XX钻探首台ZJ90DB钻机主要性能特点及基本技术参数一、ZJ90DB占机主要性能特点：1、ZJ90DB钻机是由宝鸡石油机械有限责任公司设计、制造、成套的数控交流变频电驱动钻机，采用机电数字一体化设计，充分发挥先进的数控电传动优势，简化机械结构，是目前国内第一台真正实现全数字控制的钻机，具备自动化、智能化、信息化功能；钻机结构设计采用国内外成熟先进技术，在已经投用的5台ZJ90DB钻机的基础上改进设计，大大提高了钻机可靠性，钻机整体技术性能已达到国际先进水平，能充分满足深井、超深井、特殊钻井工艺施工的要求。
2、钻机配备5台CAT3512B数控电喷主柴油发电机组加1台450KW辅助发电机组，为钻机提供可靠动力保障。
3台F-1600HL咼压泥浆泵，分别由单台基频功率1200KW交流变频电动机驱动。
绞车配备2台1320KW（间隙工况）交流变频电机驱动，无级调速，绞车刹车采用“液压盘式刹车+电机能耗制动”，液压盘式刹车仅作为游动系统安全定位和紧急制动使用，实现了绞车刹车系统的自动控制，可避免因误操作或断电引起的溜、顿钻事故，操作平稳，安全可靠。
绞车另配有2台37KW交流变频电机，与主机一起实现自动送钻功能。
转盘由1台800KW交流变频电动机独立驱动，有较大的调速范围和较强的超扭矩能力，转盘控制系统具备完善的监控和过扭保护功能，保护扭矩值可在0〜100%范围内任意设置，转盘惯刹，采用气控盘式静液制动，并与电气传动连锁控制，响应速度快，电机与惯刹联合工作，性能可靠。
3、井架、底座、钻台偏房及台面设备全部低位安装、整体起升，井架有效高度48m，加大了游车上行的安全距离，钻台高度12m,为井口安装防喷器组预留足够空间，并配有可靠、防爆的FY -600液压井口吊装装置。
4、泥浆固控系统配有5台直线高频振动筛，美国/德瑞克清洁器、美国/施沃克除气器、变频离心机等五级净化设备和9 个泥浆罐（600m3）,满足储存、配制、循环和净化钻井液的各种工艺要求。
电动钻机概述ZJDBDBDB
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700kW 0～2800r/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。
7000m
4500kN
1470kW I 无级调速
0~1.275m/s 3台F-1600
Ф952.5mm I 无级调速 “K”型 45m 双升式/新型旋升式
10.5m 4×1900KVA 一对一 6+1套
1、ZJ70DB钻机二 、总体方案
简述
钻机采用4台1900KVA柴油发电机组作 为主动力，发出600V/400V 50Hz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。
名义钻深(41/4钻杆 ) 最大钩载 绞车额定功率 绞车档数 提升速度 泥浆泵型号及台数 转盘开口名义直径 转盘档数 井架型式及有效高度 底座型式 钻台高度 CAT 3512B发电机组
5000m 3150kN 1100kW I 无级调速 0~1.35m/s 2或3台F-1600 Ф952.5mm I 无级调速 “K”型 45m 双升式/新型旋升式 9m 3×1900KVA
电动钻机
• DC－DC电驱动系统 • 柴油机与直流发电机机组 发出直流电驱动直流电动 机，直流电动机驱动钻机 进行钻井。调节发电机的 励磁电流可改变该系统中 发电机的输出电压，因而 直流电动机的转速可从最 小无级平滑地调节到最大。 该系统采用单独驱动的方 法。
DC－DC电动钻机动力分配图
• SCR电驱动系统 • 柴油机与交流发电机机组发出交流电，经可控硅整流 器后输出的直流电驱动直流电动机，直流电动机驱动 钻机进行钻井。这种电驱动系统称为SCR（或AC/SCR 或AC－SCR－DC）电驱动系统。在该系统中，几台柴 油机分别带一台交流发电机并联运行。电子调速器将 几台柴油机的转速均调节到额定转速，使每台发电机 都发出600 V三相交流电。交流电集中供电到母排或电 缆，经可控硅整流后输出 0～750 V的直流电，供直流 电动机用电。这可使直流电动机的转速从最小无级平 滑地调节到最大。也可改用工业电网供电。这是目前 应用最广泛的电驱动系统。
直流电动机
1.定子部分： • 定子部分主要包括机 座、主磁极、换向极 和电刷装置等。 • 2.转子部分： • 直流电动机转子部分 包括电枢铁心、电枢 绕组、换向器、风扇、 转轴和轴承等。 •
直流电动机励磁方式
• 直流电动机励磁绕组的供电方式称为励磁方式。 直流电动机的运行性能因励磁方式的不同会有 很大不同。直流电动机的励磁方式主要分成他 励、并励、串励和复励四种
直流传动系统
• 系统综述 • 直流传动系统的功能就是控制SCR元件， 将恒压、恒频交流电源整流成连续可调 的直流电源。整流装置为三相全控整流 桥，整流桥通过断路器与交流电网隔离。 整流桥的输出经指配接触器对直流电动 机供电，实现对钻机绞车、泥浆泵、转 盘或顶驱的速度及转矩控制，实现无级 调速，满足传动要求。
电动钻机概述ZJ70DB、50DB、40DB
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/400V 50Hz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 ) 最大钩载 绞车额定功率 绞车档数 提升速度 泥浆泵型号及台数 转盘开口名义直径 转盘档数 井架型式及有效高度 底座型式 5000m 3150kN 1100kW I 无级调速 0~1.35m/s 2或3台F-1600 Ф952.5mm I 无级调速 “K”型 45m 双升式/新型旋升式
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。
ZJ70DB、50DB、40DB系列交流变频 电驱动钻机
目
录
一、 二、
概述 总体方案
三、
四、 五、 六、
主要技术特点
主要部件介绍 电传动控制系统 一体化仪表系统
电驱动钻机
一、电驱动钻机的优点 1、具有传动效率高 2、对负载的适应能力强 3、安装运移性好 4、处理事故能力及对机具的保护能力极强 5、易于实现对转矩、速度、加减速度及位置的控 制 6、易于实现钻井的自动化和智能化等诸多优越性 能
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二、电驱动钻井的发展过程 交流电驱动钻机（AC-AC） 交流电驱动钻机（AC-AC） 直流电驱动钻机（DC-DC） 直流电驱动钻机（DC-DC） 可控硅直流电驱动钻机（AC-SCR-DC） 可控硅直流电驱动钻机（AC-SCR-DC） 交流变频电驱动钻机（AC-VFD交流变频电驱动钻机（AC-VFD-AC) 三、电动机的机械特性 1.机械特性与特性硬度 1.机械特性与特性硬度 n=f(M)：称为电动机的机械特性 n=f(M)：称为电动机的机械特性 ⑴特硬特性：β=∞ ⑴特硬特性：β=∞ ⑵硬特性：β=40~10 硬特性：β=40~10 ⑶软特性：β＜10 软特性：β 2.固有特性和人为特性 2.固有特性和人为特性
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钻机设计方案分析 ZJ50DBS钻机采用AC-VFD-AC驱动方式，分为钻台区， ZJ50DBS钻机采用AC-VFD-AC驱动方式，分为钻台区， 泥浆区，动力区和供油供水区井架采用低后安装，整 体起升 井架共分为五段，装有死绳稳定器，二层台装有0.5 井架共分为五段，装有死绳稳定器，二层台装有0.5 吨的风动绞车；二层台逃生装置；登高助力器等。 底座钻台9米高，满足了“欠平衡钻井” 底座钻台9米高，满足了“欠平衡钻井”钻井技术要 求
• 交流变频电驱动（AC-VFD-AC）钻机 交流变频电驱动（AC-VFD-AC）钻机 • 交流变频电驱动的基本工作原理 • 交流电动机的转速关系式为n=60f（1-S）P，改变P、S或f 交流电动机的转速关系式为n=60f（ ，改变P • • •
石油矿场机械2
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第三节 工作机的负载特点及驱动方案
1．绞车对驱动传动的要求 若大钩提升速度能随载荷的变化 而相应地改变， 即沿图中曲线I工作，这是最理想 的情况，功率利用最充分。QV＝ C是理想功率曲线。 若大钩提升速度V能随立根数的 每一次减少而相应增加，即沿曲 线2工作，则功率利用虽不是最理 想的，也已很充分。 但在机械变速有限档的情况下， 这是不可能做到的。 曲线3是分级变速时的曲线 阴影三角面积是未被利用的功率， 可见功率利用不充分。
《石油矿场机械》
王希尧
第二章 钻机的驱动和传动系统
第一节 概述
现代石油钻机具有绞车、转盘、钻井泵三大工作机组，为 适应石油钻井工艺过程的要求，各工作机组具有不同的负 载特点和运动特性。
驱动设备：提供所需要的动力和运动。也称为动力机组
传动系统：将动力机与各工作机联起来，并将动力和运动 传递分配给各工作机组
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2、转盘对驱动传动的要求
在钻井过程中，为适应不同的岩层，转盘的转速需要较大 范围的调节。在处理井下事故时，还要求微调转速，并且 能够倒转。当偶然卡钻时，具有过载保护能力。 为满足钻井工艺的上述需要，转盘对驱动传动的要求是： 转速调节范围R=5～10。 能倒转、能微调转速以处理事故。 有限制扭矩装置，防止过载扭断钻杆。
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第二节 电驱动钻机
电驱动用于钻机最早开始于20世纪50年代中期， 随后逐步完善、成熟。 与机械驱动相比，电驱动具有调速特性好、经济 性能高、可靠性强、故障率低、操作更安全、方 便、灵活、易于实现自动控制等一系列的优越性： 特别是全数字控制系统的出现，使得电驱动控制 系统控制性能更完善，可靠性更高，调整及更改 功能更便捷，故障诊断及维修更方便：电驱动可 以通过可编程控制器获得很多机械驱动所无法实 现的功能，如顺序操作和联锁功能等。
石油钻机电气介绍
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二、变频交流电驱动钻机
随着变频技术的成熟以及大功率变频器的广泛应用，变 频交流电驱动钻机逐步得到推广应用。
1、动力分配
三台G12V190PZLG-3 柴油机机（810kW/1300r/min ） 械并车带动主发电机（1000kw /400V）发交流电，两台辅 助柴油机分别带400kW和100kw的辅助发电机组发交流电。
形成可燃性粉尘与空气混合物和／或可能形成无法控制和极厚的粉 尘与空气混合物和／或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及 容器内部。 21区：在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空 气混合物但未划入20区的场所。 该区域包括，与充入或排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘层和正 常情况下可能操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气 混合物的场所。 22区在异常条件下．可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可 燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在层并且产生可燃性粉尘空气混合 物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分 为21区。 注：0区一般只存在于密闭的容器，贮罐等内部气体空间，在实际设计 过程中1区也很少存在，大多数情况属于2区。
交流电动机的调速方法： （1）变频调速——改变交流电的频率，实现转速的连续调节。
（2）对于饶线转子电机，在转子电路中串多级电阻，实现有级调 速。
（3）变极调速——通常采用改变定子绕组的接法来改变电机的极 数。极数增多，转速越低。（此法只适用于特制的多速电动机）
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典型钻机电力驱动与传动
一、直流电驱动钻机
• 5．可防止粉尘的的危害。
• 6．完全防止粉尘的危害
第二章 石油钻机总论
一、钻机的组成
石油钻机由多种机器设备组成，是具有多种功能的联 合工作机组，陆地上主要使用转盘旋转钻机，也称常 规钻机，主要包括以下八大系统： 1. 地面旋转送进设备 2. 循环系统设备 3. 起升系统设备 4. 动力驱动设备 5. 传动系统设备 6. 控制系统和监测显示仪表 7. 钻机底座 8. 辅助设备
电动机等）多台的特点，而且特性单一。 2. 钻井操作不连续，其中辅助生产的起下操作耗费了巨大
的能量。 3. 工作地区广阔，自然条件恶劣，野外流动作业，要求钻
机有很强的适应能力和很高的移运性能。 4. 机械化自动化程度低，手工操作繁重，工业卫生条件差。 ➢ 这就对石油产品设计、制造的现代化水平提出了要求：
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一、钻机分类
➢石油钻机：用来钻油、 气井的一整套钻井设备。 •钻机随着某种钻井方法、 钻井工艺的出现而产生， 又随着钻井技术的不断发 展而发生相应的变化。
1. 按钻井深度：浅井 钻机、中深井钻机、深 井钻机、超深井钻机
2. 主传动副类型：胶带并车传动（皮带钻 机）、链条并车传动（链条钻机）、锥齿轮－ 万向轴并车传动（齿轮钻机）
除泥器
除砂器
3. 起升系统设备
• 起升系统设备由钻井绞车、 辅助绞车、游动系统（钢 丝绳、天车、游动滑车及 大钩）和井架组成；以起 下钻具、下套管，辅助完 成钻井生产。
• 此外，还有用于起下钻操 作的井口工具及机械化设 备（吊卡、卡瓦、动力大 钳、立根移运机构等）。
➢钻井绞车的功用：
• 1）起下钻具、下套 管；
速度，悬持钻具； • 2）正常钻进时，控制滚筒转动，以调节钻压，送
阐述电驱钻机网电供电系统设计
阐述电驱钻机网电供电系统设计1 概述在石油工业中，由于电驱动钻机的工作效能、运移性、安全性、操控性、维修性、可靠性等多方面性能比内燃机驱动钻机优越，节能效果更显著，因此在钻井工程中得到推广应用。
目前电驱钻机的电力供应方式主要由柴油发电机组提供，与内燃机驱动钻机相同，二者都会消耗大量的柴油能源，同时产生噪声和环境污染。
随着电驱钻机推广应用进程加快，陆地石油生产平台的市电电网基本完善，并且市电电网具有系统容量大、稳定性高、可靠性高、负载能力强等优点，采用网电替代柴油发电机组供电的方式已得到验证与应用，网电供电解决了柴油发电机供电存在的问题，达到了节能、环保的目的。
下面针对ZJ70D电驱钻机网电供电系统做设计说明。
2 用电负荷量及性质分析ZJ70D电驱钻机的主要用电设备是绞车、转盘和泥浆泵上所安装的YZ08/YZ08A串连直流电动机，单台功率为800kW；绞车由2台电机驱动，电机功率为2×800kW，实际功率为1470kW；转盘由1台电机独立驱动，电机功率为800kW；钻机系统配用3套泥浆泵，每套由2台电机驱动，电传系统采用“一对二”控制方式，AC-SCR-DC传动。
单部ZJ70D钻机在钻井过程中的负荷统计见图1：在浅层钻进期间，由于泥浆循环泵需要运行2套，此时的总用电负荷为最大，约3200kW左右，这一段运行时间不长。
深层钻进时，泥浆循环泵只需运行1套，此时的用电负荷大约为2600kW左右，该段时间持续最长。
因此单部钻机计算负荷可按3200kW考虑，当有两部或两部以上钻机时，每部钻机计算负荷可按2490kW/部考虑。
用电设备电压：0.6kV、0.4kV。
用电负荷性质：综合考虑，因停电可能会造成卡钻、井喷等较大事故和经济损失，故用电负荷定为一级负荷。
3 单部钻机供电系统设计根据钻机用电负荷量、负荷性质和现行规范以及钻机钻探生产位置随井位变化而变化的特点，设计一套可移动撬装箱式10（6）/0.6kV变电站，变电站具体设计内容、要求如下：（1）内设高压室、变压器室和低压、控制设备室。
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电驱动钻机一、电驱动钻机的优点1.具有传动效率高2.对负载的适应能力强3.安装运移性好4.处理事故能力及对机具的保护能力极强5.易于实现对转矩、速度、加减速度及位置的控制6.易于实现钻井的自动化和智能化等诸多优越性能二、点驱动钻井的法杖过程1.交流电驱动钻机( AC-AC)2.直流电驱动钻机( DC-DC)3.可空硅直流电驱动钻机( AC-SCR-D)C4.交流变频电驱动钻机( AC-VFD-AC)三、电动机的机械特性1.机械特性与特性硬度n=f(M) ：称为电动机的机械特性⑴特硬特性：B =8⑵硬特性：B =40~10⑶软特性：Bv 102.固有特性和人为特性四、直流电动机的机械特性1.直流电动机的固有机械特性⑴他励电动机具有硬特性⑵串励电动机具有软特性2.直流电动机的调速方法⑴ 电枢串电阻调速⑵ 降低电枢电压调速⑶减弱磁通调速五、交流电动机的机械特性1. 交流电动机固有机械特性同步电动机具有硬特性2.交流电动机变频调速的机械特性应用AC变频技术，通过变频器向交流电动机提供频率可调的交流电源，改变电源频率f，可得到人为机械特性。
六、可控硅直流电驱动( AC-SCR-D)C1.SCR电驱动数台柴油机交流发电动力机组所发的交流电并网输出到同一汇流母线上 (或由工业电网供电)，经可控硅装置整流后，驱动直流电动机，带动绞车、转盘、钻井泵，此种电驱动型式称为AC-SCR-D或简称SCR电驱动2.SCR电驱动的特点⑴直流电动机具有人为机械特性（软特性）⑵简化了机械传动系统⑶柴油机交流电机组中柴油机始终处于最佳运转工况⑷并联驱动，动力可互济，动力分配更灵活合理⑸便于钻机的平面和立体布置，且维护费用仅为机械驱动的30%左右，自动化程度较高，使用更安全可靠。
3.AC-SCR-D（电动钻机七、我国电驱动钻机㈠DZ-200钻机；DC-DC 5000米；71年宝鸡厂㈡海洋5000米；DC-DC;75年兰石长㈢ZJ15D钻机；AC-AC吉林重机厂㈣ZJ45D（xx）、ZJ60D、ZJ60D、SAC-SCR-DCXx㈤钻机，AC-SCR-DC该钻机绞车由两台直流电动机驱动，经二级链轮减速后驱动滚筒和转盘，绞车主刹车采用液压盘式刹车，辅助刹车采用水冷式电磁涡流刹车。
两台钻井泵各由两台电动机驱动。
电传动系统采用一对二控制方式，AC-SCR-D传动，即一套SCR柜控制2台直流电动机㈥钻机，AC-ACR-DC宝鸡厂2000生产㈦ZJ20DF1.ZJ20DF占机主要技术特性⑴ 名义钻井xx2000 米⑵ 大钩额定负荷1350KN⑶ 最大钻柱重量750KN⑷ 绞车额定输入功率100KW⑸ 绞车档数，二正二倒xx 调速⑹ 总装机功率2*320+735KW⑺ 钻井钢丝绳直径29mm ⑻最大快绳拉力20.6T⑼ 钩速范围( 8 绳) 0~1.214m/s⑽ 天车*游车滑轮数5*4(11)转盘档数：一档xx 调速(12)转盘开口直径444.5mm(13)泥浆泵型号*台数3NB-1300*1圍泥浆最大输入功率956KW(15)泥浆泵最大工作压力35Mpa(16)井架有效高度31m2.主要特点⑴ .符合国际GB5609-1999⑵ .开口K 型井架⑶ .底座为箱叠式底座⑷ .钻台采用一台400KW 交流电机统一驱动绞车和转盘⑸J C20DB绞车主刹车为盘式刹车，可用于自动送钻⑹ .泥浆泵采用单独驱动3.各部件技术性能及规范⑴井架⑵底座⑶JC20DB绞车⑷.TC-135天车(5). YG-135游车大钩⑹ .SL- 1 35水龙头⑺.ZP175转盘⑻ .YJ 35交流变频电机交流变频电驱动(AC-VFD-AC钻机1.交流变频电驱动的基本工作原理交流电动机的转速关系式为n=60f (1-S) P,改变P、S或f都可以改变转速，但最好的调速方法是改变输入的电源频率f。
因此，需要一个输入频率f及电压均可调，并具有良好控制性能的变频电源。
随着电力电子技术的发展，采用可自关断的全控器件，应用脉宽调剂(PWM)技术及电动机矢量控制技术，研制出先进的交流变频器，形成了成熟的交流变频电驱动系统交流变频电驱动系统由交流电源、交流变频器和交流电动机组成。
对于石油钻机，交流电源主要是柴油交流发电机发出的交流电(380V~600V)。
交流变频器的主回路由一个整流器和一个逆变器组成，两者通过直流电路相连接。
整流器将输入的固定频率的交流电变为直流电，逆变器再将直流电变为频率和幅值可调过的交流电供给交流电动机，从而可以准确地调节电动机的转速和扭矩2.交流变频电驱动的特点⑴.交流变频电驱动钻机的绞车、转盘可实现无级调速，调速范围宽⑵•电动机短时间过载能力强(1~2倍)⑶ .采用计算机自动控制技术⑷•交流电动机没有碳刷换向器，不需采用防爆型，使用安全可靠、易于操作管理。
⑸ .负载功率因数搞，能耗低，传动效率高3.钻机技术特点⑴•采用先进的全数字化交流变频控制技术，通过电传动系统PLC和触摸屏及气、电、液、钻井仪表数的一体化设计，实现钻机智能化控制。
⑵ .采用宽频大功率交流变频电机驱动，完全实现了绞车、转盘、钻井泵的全程调速。
⑶ .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。
主刹车采用液压盘式刹车，辅助刹车采用电机能耗制动，并能通过计算机定量控制制动扭矩。
⑷ .绞车采用独立电动机自动送钻控制技术，实现自动送钻，对起下钻工况和钻井工况进行实时监控。
⑸•配有井口机械化工具，自动化程度高，减轻了司钻、钻工的劳动程度。
⑹ .钻机传动有三种基本形式：绞车传动装置、转盘传动装置、机泵组传动装置⑺ .井架及所有钻台设备均为低位安装，利用绞车动力整体起升井架。
ZJ50DBS占机（01年4月宏华公司）一、设计总则1.参照执行的技术标准《SY/T5609-99石油钻机形式与基本参数》和有关的API规范2.设计原则钻机的基本参数符合《SY/T5609-99石油钻机形式与基本参数》国家标准的规定，并与美国API 标准和国外其他先进标准接轨。
机电数字一体化设计，成分发挥先进的数控电传优势，简化机械机构。
钻机的主要功能实现数字控制，使钻机初步具有智能化、信息化功能。
钻机满足钻井新工艺的要求，钻机的可靠性和技术性能达到过的外同类钻机先进水平采用国内外成熟的先进技术和结构，使钻机在先进性上再上一个台阶采用模块化设计，多种组合方式，增强钻机的通用性，互换性，适应不同用户和需求。
二、钻机基本参数1.名义钻深范围3500-5000m2.最大钩载3150KN3.最大钻柱重量2000KN4.游动系统钻井绳数105.钻井钢绳直径35mm6.绞车额定输入功率1100KW 绞车档数一档无级调数7.转盘开口直径952.5mm8.泥浆泵额定功率及台数1176KW（FF-1600）2 台9.井架有效高度43m形式K10.钻台高度9m11.供气系统6m3最大工作压力1Mpa12.双立管高压管汇4〃*35MPa13.钻机装机总功率2*1200KW+510KW 主发电机底特律DKW*214.固控系统230m315.传动方式AC-VFD-AV一对一控16.电机功率及台数1100KW*3三、钻机设计方案分析ZJ50DBS占机采用AC-VFD-A（驱区动方式，分为钻台区，泥浆区，动力区和供油供水区井架采用低后安装，整体起升井架共分为五段，装有死绳稳定器，二层台装有0.5 吨的风动绞车；二层台逃生装置；登高助力器等。
底座钻台9米高，满足了“欠平衡钻井”钻井技术要求四、钻机各部份设计方案介绍1.主机系统JC50DBS绞车是一档变频调速绞车变频器使用SIEMENS交流变频调速控制器JC50DBS绞车提升档数为一档，无级调速大钩速度在0~1.128米/秒之间，电机在0rpm-2300rpm 间自动调节转速JC50DBS^车转盘为一档无级调速。
转盘的转速范围在0~280转/分之间JC50DBS^车主刹车采用双作用气推水冷端面盘式刹车WCS436JC50DBS^车辅助刹车采用能耗制动，取消了电磁刹车或水刹车JC50DBS^车设有37KW辅助电机，辅助电机功能有二：一是，当主电机系统发生故障时，启用辅助电机进行应急操作，二是，利用辅助电机反转带动滚筒转动，将钻压信号转换为电信号，以调节辅助电机转速，达到自动送钻目的。
2.F-1600 泵组该钻机选用2台1600泵，带泵电机基频选在40Hz,转速800e/min，功率1100KW,能满足泵满负荷工作。
3.固控系统该系统满足了钻井工程技术要求4.动力系统变频电驱最大优点之一是功率因素高，均在0.9 以上5.电气控制系统⑴ .数控变频调速系统ZJ50DBS电气控制系统包括一套对驱动转盘的1100KW变频调速异步电机进行正、反转无级调速的全数字交流调速系统，两套分别驱动 2 台泥浆泵的1100KW变频调速异步电机，进行无级调速的全数字交流调速系统，和一套控制37KW辅助电机实现自动恒压送钻功能的全数字交流调速系统。
⑵ .联络切换屏主要对变压器进行切换控制，同时也对辅助发电机组进行切换。
⑶•交流电机控制中心主要对井场的钻台、泥浆泵房、固控系统、油罐区、气源房、水罐区的交流电机进行控制⑷.能耗制动系统下钻时，直流母排电压超过额定值后，即通过制动单元，自动向强冷制动电阻馈电，从而实现能耗制动。
ZJ70DBS占机（2004年5月宏华公司）第一章概述第一节用途及特点概述ZJ70DBS占机是为勘探开发油气资源而设计制造的交流变频点驱动钻机。
钻机按中国GB5609-1999《石油钻机形式与基本参数》的规定设计。
并符合美国API规范和国外其他先进标准要求。
钻机钻深能力为7000mZJ70DBS占机为机电一体化设计，钻机可实现数字化控制，具有自动送钻、能耗制动等先进功能。
并具有钻井参数收集记录，以及远程通讯等功能。
钻机电驱动为AC-VFD-A（方式，发电机组输出的交流电力经变频电控系统处理，输送至交流变频电机，分别驱动绞车、转盘和泥浆泵绞车用2 台970kW 交流变频电机驱动，提升速度档数为一档无级调速；转盘传动为一档无级调速，倒档由电机反转实现。
绞车刹车系统采用液压盘式刹车和能耗制动的组合。
钻机井架、底座主体为新型一体起升结构。
设计了第一节井架与底座结构一体化扒杆起升的新型井架底座，钻台随井架一并起升到位。
钻台下配有吊装井口设备和导轨和葫芦；起升缓冲装置；钻台配有安全逃生滑到。
钻机配套2台F-1600泥浆泵，分别用一台1200kW交流变频电机通过联组窄V 带驱动。
钻机动力采用4台1200kWCAT3512B主发电机组和1台400kWCAT3412辅助发电机组，5台发电机组可提供钻机动力和井场生活用电。
第二节钻机主要技术参数名义钻深7000m最大钩载4500kN最大钻柱重量2520kN提升系统绳系6*7 顺穿钻井钢丝绳直径38.1mm绞车额定输入功率1940kW绞车速度无级调速转盘开口直径950mm钻井泵额定功率*xx 数1176kW*3xx井架有效高度/ 形式45m/K最高工作压力1MPa传动方式AC-VFD-AC交流变频电动机总功率6185kW绞车电机970kW*2钻井泵电机1200kW*3钻盘电机600kW绞车辅助驱动电机45kW逆变调速柜5xx额定输出电压0~690V（AC）额定效率97%第三节钻机总体布置钻机组装后，钻机分为钻台区，动力区、泵房区、固控区、供油供水区等，地面设有管线、电缆槽、上钻台管线、电缆槽为折叠结构，可实现搬家不坼电缆和管线，整体运输钻台区有井架、底座、绞车、转盘、游车、大钩、水龙头、司钻操作室，钻台偏房、液压猫头、以及2台5吨气动绞车等动力区有发电房和VFD房和MCC房。