电动钻机概述ZJ70DB、50DB、40DB

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。
司钻房周围为司钻辅助控制台。
工业监控显示与控制 辅 助 控 制 台 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。
五 、电传动控制系统 一、总体设计方案：
1、动力采用CAT3512B 1900KVA 600V 50Hz柴油发电机组，其中
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。
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。
二 、总体方案
3、ZJ40DB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 4000m 2250kN 735kW
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 交流变频控制单元(VFD)
I 无级调速 0~1. 45m/s 2台F-1300 Ф698.5mm I 无级调速 “K”型 43m 双升式 7.5m 2×1900KVA 一对一 5+1套
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
二 、 总体方案
1、ZJ70DB钻机
基本技术参数 名义钻深( 114mm 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 交流变频控制单元(VFD) 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
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。
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
四 、主要部件介绍
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
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600V 500kW 0～
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。
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。
游车位置控制 绞车控制 转盘惯刹 自动送钻离合 左控制台
主 控 制 台 右控制台
液压盘刹操作
视讯系统控制
液压猫头控制
风动旋扣器控制
MIC
四 、主要部件介绍
ZJ70DB为四台， ZJ50DB为三台， ZJ40DB为二台。由ROSS HILL 1400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
五、电传动控制系统
智能化司钻操作系统 发电机控制单元 交流变频控制系统 自动送钻控制单元 MCC 单 元 V F D 变 频 控 制 系 统 一体化仪表系统 智能游车位置控制 网络系统 电控房、电缆及附件
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：45 kW ZJ50DB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：45 kW ZJ40DB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：45 kW
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600V 50Hz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。
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。
四 、主要部件介绍
2、JC50DB绞车
绞车传动流程 JC-50DB绞车由2台600V 600kW 0～
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
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。
四 、主要部件介绍
1、JC70DB绞车
基本参数
最大输入功率 最大快绳拉力 1470kW 485kN
提升档位
主滚筒尺寸 刹车盘直径 适用钢丝绳直径 主刹车 辅助刹车
1+1R
Φ770×1434mm Φ1520mm Φ38mm 液压盘式刹车 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。
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。
钻台高度
CAT 3512B发电机组
9m
3×1900KVA
2、ZJ50DB钻机
简述
二 、总体方案
钻机采用3台1500KVA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。
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
四 、主要部件介绍 4、 泵组电机配备
F-1600电动泵组 F-1300电动泵组 1台1200kW变频电机 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
三、主要技术特点
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。
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: 0.1-36 m/h 波动范围: 5kN
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。