分析海上钻井平台电气传动装置

王宝兵

【摘 要】 海上石油、天然气资源的开发工作，其钻井平台电气传动系统的工艺技术起着关键性作用。海上钻井平台电气传动系统与一般的电气传动系统大致相同，主要包括;动力控制系统，电气传动自动化系统，配电控制系统。本文主要针对这三大系统进行相应的分析，了解其当前发展现状及未来发展趋势。

【关键词】 海上  钻井平台  电气传动装置

在海上钻井平台中，电力传动系统装置为其钻机提供及时有效的动力，是油气平台上最重要的装置，维持着整个油气开采平台的正常工作。在日常的工作中，稳定的电气传动是保障油气开采工作的首要条件。通过电气传动装置带动石油钻机机组工作。

1 海上钻井平台电气传动装置的发展现状（图1）

海上钻井平台电气传动装置包括;动力控制系统，电气传动自动化控制系统，以及配电系统。其中动力控制系统有包括发电机组，辅助发电机组，变压器，及发电并网控制系统。电气传动自动化控制系统则包括泥浆泵，绞车，转盘交直流传动自动化控制系统。配电控制系统包括生活用电，钻井电器、照明装置，及非调速电机设备。

1.1 动力控制系统

对于海上钻井平台的动力控制系统，其主要包括;独立放在中心电站平台的汽油、柴油发电机，调节电压的变压器，电缆和电动机组。目前国内采用的石油机械动力设备，以柴油的应用较为广泛。品种系列较为全面，其功率为55—4500KW。在经过长时间的研究实践中，成功的将其燃油消耗率降低了5%，而输出功率提升了25%，实现了燃油消耗无烟的目标。对应其所需要的发电机功率为600—2000KV/A，平均每分钟达到720—1800r的转速。海上油气平台上的中心电站平台电线的连接方式主要为分段连接，并在其中放置相应数量的发电机，配合其电站工作。而位于井口平台上的电压，其自身的具体电压调节至少有3个级次，以此来适应不同电压的电动机和动力控制系统，保障其正常的用电工作。同时，还配置有一定数量的应急发电机，用以保障在电气系统发生故障时，油气开采的工作能够正常运行。

1.2 电气传动自动化控制系统

电气传动自动化控制系统包括直流电气自动化控制系统和交流电气自动化控制系统。其中，对于直流的电气自动化控制系统我国大都采用16位的单片微处理器核心的全数字控制。通过Profibus-dp总线和PLG的工业计算机相互连接，来实现各单元的局域性网络，针对转盘传动，泥浆泵，以及绞车的设计方案有多种，包括“一对一，一对二”。其中，传动柜采用交流进线的方式进行调节控制，形成功率回路一体的标准架构。

如图2所示，采用回馈自动，保持绞车电机始终能够驱动滚筒工作，同时还可对钻杆进行双向的控制，在上升和下降的过程中，形成旋转钻具，提升了工作效率。而交流电气传动自动化控制系统则采用功率二极管整流的方式，形成水冷结构，IGBT逆变器，及直流母线。以此来达到对三台绞车的和六台泥泵的控制。在现代海洋的钻机作业中，由于开采容量较陆地大，所以，对于电压的等级要求相对高一些。通常采用带有升降补偿的AHD钻机传动系统，

采用8台相同交流电机（660kW/690V），绞车力量为680t，而游车的速度<250，勾载速度为2.3m/s。

1.3 配电控制系统

在海上钻井平台上，钻机电气传动系统的配电控制装置在当前主要以马达控制中心为主要单位。在集中控制模式中，应用抽屉式的结构形式，其操作方式有两种;分散和集中。对于在30kW以上的电动机采用软启动措施，其日常的工作电压保持在380V，50/60Hz，垂直母线的额定电流为1000A，水平的为4000A。

2 海上钻井平台电气系统的未来发展

针对海上钻井平台，在日常的工作中应当加强其各部分单元工作的正常性，建立有效的措施控制系统，对其工作中可能出现的问题现象进行有效的，及时的控制。而这就相应的要求我们需要对现有的钻井平台系统进行科学合理的研究，不断的探索新的系统功能技术，从而推动海上油气开采工作。下面就是针对海上油气平台在工作的过程中，对应不同工作环节进行的控制措施。（1）功率限制控制装置;在工作中，时刻监视着柴油发电机的功率，防止其功率超载、过高。若是发现有超载现象，则立刻向电气传动系统发出信号，提示需要降低输出功率。有效的避免了由于功率超载而产生的熄火现象。（2）泥浆泵同步控制装置;用以保证多台泥浆泵能达到及时有效的同步，降低其脉动幅度。还可有效的消除泵冲频率波动。其主要的方法是通过对当个泵节流阀以及活塞位置的收集，来调节器电压，同时控制多台泵的转速情况，保证泵的同步。（3）游车位置控制装置;此控制装置有效的增强了游车在任何勾载的情况下都能达到最高的安全运行速度。另外，还能减少钻机上升和下降的速度。（4）转盘动态软扭矩控制装置;能有效的消除在油气开采过程中钻杆的振动。提升了钻头的寿命和速度。（5）钻杆防反扭控制装置;保证在钻井的过程中，驱动系统或者转盘工作的突然停止时，钻管不会发生反扭现象，保护钻管的接头和井眼。主要方法就是对电流限度，电机电流，及电压的监视，当发生终端驱动装置或转盘故障时，钻杆方反扭控制装置会将其内在的电流限幅逐渐降低，以此来降低电动机的转矩。（6）全自动钻机系统装置;其系统装置的突出大大的降低了人工操作的繁琐程度，很好的节省了人力资源，同时也提升了钻机的安全性和经济效益。对于此项系统装置的实现主要的功劳则是自动送钻的产生，当前，我国许多油气开采钻井行业都是通过独立送钻来实现自动送钻的。（7）彩色图像系统装置;其装置能够应用到危险的区域环境监测中，包括远程的故障分析和诊断，通过信息网络技术，可在全球范围内进行信号传输。

3 结语

海上油气资源的开采工作在陆上资源的不断减少中而不断增加，在这样的发展趋势中，有关海上油气平台开采工作的各项技术也日趋成熟。其中，电气传动系统作为其主要的支持动力，是日常工作中需要重点注意的对象。实际工作中，要不断的加强电气传动系统装置的改进和提升，保证海上油气开采工作的正常运转。

参考文献：

[1]董清锋.电气继电保护技术的应用与发展[J].中国科技博览，2013，（36）：352.

[2]耿莹，展焕东浅谈电气主设备的继电保护技术[J].中国科技博览，2013，（29）：46.endprint

【摘 要】 海上石油、天然气资源的开发工作，其钻井平台电气传动系统的工艺技术起着关键性作用。海上钻井平台电气传动系统与一般的电气传动系统大致相同，主要包括;动力控制系统，电气传动自动化系统，配电控制系统。本文主要针对这三大系统进行相应的分析，了解其当前发展现状及未来发展趋势。

【关键词】 海上  钻井平台  电气传动装置

在海上钻井平台中，电力传动系统装置为其钻机提供及时有效的动力，是油气平台上最重要的装置，维持着整个油气开采平台的正常工作。在日常的工作中，稳定的电气传动是保障油气开采工作的首要条件。通过电气传动装置带动石油钻机机组工作。

1 海上钻井平台电气传动装置的发展现状（图1）

海上钻井平台电气传动装置包括;动力控制系统，电气传动自动化控制系统，以及配电系统。其中动力控制系统有包括发电机组，辅助发电机组，变压器，及发电并网控制系统。电气传动自动化控制系统则包括泥浆泵，绞车，转盘交直流传动自动化控制系统。配电控制系统包括生活用电，钻井电器、照明装置，及非调速电机设备。

1.1 动力控制系统

对于海上钻井平台的动力控制系统，其主要包括;独立放在中心电站平台的汽油、柴油发电机，调节电压的变压器，电缆和电动机组。目前国内采用的石油机械动力设备，以柴油的应用较为广泛。品种系列较为全面，其功率为55—4500KW。在经过长时间的研究实践中，成功的将其燃油消耗率降低了5%，而输出功率提升了25%，实现了燃油消耗无烟的目标。对应其所需要的发电机功率为600—2000KV/A，平均每分钟达到720—1800r的转速。海上油气平台上的中心电站平台电线的连接方式主要为分段连接，并在其中放置相应数量的发电机，配合其电站工作。而位于井口平台上的电压，其自身的具体电压调节至少有3个级次，以此来适应不同电压的电动机和动力控制系统，保障其正常的用电工作。同时，还配置有一定数量的应急发电机，用以保障在电气系统发生故障时，油气开采的工作能够正常运行。

1.2 电气传动自动化控制系统

电气传动自动化控制系统包括直流电气自动化控制系统和交流电气自动化控制系统。其中，对于直流的电气自动化控制系统我国大都采用16位的单片微处理器核心的全数字控制。通过Profibus-dp总线和PLG的工业计算机相互连接，来实现各单元的局域性网络，针对转盘传动，泥浆泵，以及绞车的设计方案有多种，包括“一对一，一对二”。其中，传动柜采用交流进线的方式进行调节控制，形成功率回路一体的标准架构。

如图2所示，采用回馈自动，保持绞车电机始终能够驱动滚筒工作，同时还可对钻杆进行双向的控制，在上升和下降的过程中，形成旋转钻具，提升了工作效率。而交流电气传动自动化控制系统则采用功率二极管整流的方式，形成水冷结构，IGBT逆变器，及直流母线。以此来达到对三台绞车的和六台泥泵的控制。在现代海洋的钻机作业中，由于开采容量较陆地大，所以，对于电压的等级要求相对高一些。通常采用带有升降补偿的AHD钻机传动系统，

采用8台相同交流电机（660kW/690V），绞车力量为680t，而游车的速度<250，勾载速度为2.3m/s。

1.3 配电控制系统

在海上钻井平台上，钻机电气传动系统的配电控制装置在当前主要以马达控制中心为主要单位。在集中控制模式中，应用抽屉式的结构形式，其操作方式有两种;分散和集中。对于在30kW以上的电动机采用软启动措施，其日常的工作电压保持在380V，50/60Hz，垂直母线的额定电流为1000A，水平的为4000A。

2 海上钻井平台电气系统的未来发展

针对海上钻井平台，在日常的工作中应当加强其各部分单元工作的正常性，建立有效的措施控制系统，对其工作中可能出现的问题现象进行有效的，及时的控制。而这就相应的要求我们需要对现有的钻井平台系统进行科学合理的研究，不断的探索新的系统功能技术，从而推动海上油气开采工作。下面就是针对海上油气平台在工作的过程中，对应不同工作环节进行的控制措施。（1）功率限制控制装置;在工作中，时刻监视着柴油发电机的功率，防止其功率超载、过高。若是发现有超载现象，则立刻向电气传动系统发出信号，提示需要降低输出功率。有效的避免了由于功率超载而产生的熄火现象。（2）泥浆泵同步控制装置;用以保证多台泥浆泵能达到及时有效的同步，降低其脉动幅度。还可有效的消除泵冲频率波动。其主要的方法是通过对当个泵节流阀以及活塞位置的收集，来调节器电压，同时控制多台泵的转速情况，保证泵的同步。（3）游车位置控制装置;此控制装置有效的增强了游车在任何勾载的情况下都能达到最高的安全运行速度。另外，还能减少钻机上升和下降的速度。（4）转盘动态软扭矩控制装置;能有效的消除在油气开采过程中钻杆的振动。提升了钻头的寿命和速度。（5）钻杆防反扭控制装置;保证在钻井的过程中，驱动系统或者转盘工作的突然停止时，钻管不会发生反扭现象，保护钻管的接头和井眼。主要方法就是对电流限度，电机电流，及电压的监视，当发生终端驱动装置或转盘故障时，钻杆方反扭控制装置会将其内在的电流限幅逐渐降低，以此来降低电动机的转矩。（6）全自动钻机系统装置;其系统装置的突出大大的降低了人工操作的繁琐程度，很好的节省了人力资源，同时也提升了钻机的安全性和经济效益。对于此项系统装置的实现主要的功劳则是自动送钻的产生，当前，我国许多油气开采钻井行业都是通过独立送钻来实现自动送钻的。（7）彩色图像系统装置;其装置能够应用到危险的区域环境监测中，包括远程的故障分析和诊断，通过信息网络技术，可在全球范围内进行信号传输。

3 结语

海上油气资源的开采工作在陆上资源的不断减少中而不断增加，在这样的发展趋势中，有关海上油气平台开采工作的各项技术也日趋成熟。其中，电气传动系统作为其主要的支持动力，是日常工作中需要重点注意的对象。实际工作中，要不断的加强电气传动系统装置的改进和提升，保证海上油气开采工作的正常运转。

参考文献：

[1]董清锋.电气继电保护技术的应用与发展[J].中国科技博览，2013，（36）：352.

[2]耿莹，展焕东浅谈电气主设备的继电保护技术[J].中国科技博览，2013，（29）：46.endprint

【摘 要】 海上石油、天然气资源的开发工作，其钻井平台电气传动系统的工艺技术起着关键性作用。海上钻井平台电气传动系统与一般的电气传动系统大致相同，主要包括;动力控制系统，电气传动自动化系统，配电控制系统。本文主要针对这三大系统进行相应的分析，了解其当前发展现状及未来发展趋势。

【关键词】 海上  钻井平台  电气传动装置

在海上钻井平台中，电力传动系统装置为其钻机提供及时有效的动力，是油气平台上最重要的装置，维持着整个油气开采平台的正常工作。在日常的工作中，稳定的电气传动是保障油气开采工作的首要条件。通过电气传动装置带动石油钻机机组工作。

1 海上钻井平台电气传动装置的发展现状（图1）

海上钻井平台电气传动装置包括;动力控制系统，电气传动自动化控制系统，以及配电系统。其中动力控制系统有包括发电机组，辅助发电机组，变压器，及发电并网控制系统。电气传动自动化控制系统则包括泥浆泵，绞车，转盘交直流传动自动化控制系统。配电控制系统包括生活用电，钻井电器、照明装置，及非调速电机设备。

1.1 动力控制系统

对于海上钻井平台的动力控制系统，其主要包括;独立放在中心电站平台的汽油、柴油发电机，调节电压的变压器，电缆和电动机组。目前国内采用的石油机械动力设备，以柴油的应用较为广泛。品种系列较为全面，其功率为55—4500KW。在经过长时间的研究实践中，成功的将其燃油消耗率降低了5%，而输出功率提升了25%，实现了燃油消耗无烟的目标。对应其所需要的发电机功率为600—2000KV/A，平均每分钟达到720—1800r的转速。海上油气平台上的中心电站平台电线的连接方式主要为分段连接，并在其中放置相应数量的发电机，配合其电站工作。而位于井口平台上的电压，其自身的具体电压调节至少有3个级次，以此来适应不同电压的电动机和动力控制系统，保障其正常的用电工作。同时，还配置有一定数量的应急发电机，用以保障在电气系统发生故障时，油气开采的工作能够正常运行。

1.2 电气传动自动化控制系统

电气传动自动化控制系统包括直流电气自动化控制系统和交流电气自动化控制系统。其中，对于直流的电气自动化控制系统我国大都采用16位的单片微处理器核心的全数字控制。通过Profibus-dp总线和PLG的工业计算机相互连接，来实现各单元的局域性网络，针对转盘传动，泥浆泵，以及绞车的设计方案有多种，包括“一对一，一对二”。其中，传动柜采用交流进线的方式进行调节控制，形成功率回路一体的标准架构。

如图2所示，采用回馈自动，保持绞车电机始终能够驱动滚筒工作，同时还可对钻杆进行双向的控制，在上升和下降的过程中，形成旋转钻具，提升了工作效率。而交流电气传动自动化控制系统则采用功率二极管整流的方式，形成水冷结构，IGBT逆变器，及直流母线。以此来达到对三台绞车的和六台泥泵的控制。在现代海洋的钻机作业中，由于开采容量较陆地大，所以，对于电压的等级要求相对高一些。通常采用带有升降补偿的AHD钻机传动系统，

采用8台相同交流电机（660kW/690V），绞车力量为680t，而游车的速度<250，勾载速度为2.3m/s。

1.3 配电控制系统

在海上钻井平台上，钻机电气传动系统的配电控制装置在当前主要以马达控制中心为主要单位。在集中控制模式中，应用抽屉式的结构形式，其操作方式有两种;分散和集中。对于在30kW以上的电动机采用软启动措施，其日常的工作电压保持在380V，50/60Hz，垂直母线的额定电流为1000A，水平的为4000A。

2 海上钻井平台电气系统的未来发展

针对海上钻井平台，在日常的工作中应当加强其各部分单元工作的正常性，建立有效的措施控制系统，对其工作中可能出现的问题现象进行有效的，及时的控制。而这就相应的要求我们需要对现有的钻井平台系统进行科学合理的研究，不断的探索新的系统功能技术，从而推动海上油气开采工作。下面就是针对海上油气平台在工作的过程中，对应不同工作环节进行的控制措施。（1）功率限制控制装置;在工作中，时刻监视着柴油发电机的功率，防止其功率超载、过高。若是发现有超载现象，则立刻向电气传动系统发出信号，提示需要降低输出功率。有效的避免了由于功率超载而产生的熄火现象。（2）泥浆泵同步控制装置;用以保证多台泥浆泵能达到及时有效的同步，降低其脉动幅度。还可有效的消除泵冲频率波动。其主要的方法是通过对当个泵节流阀以及活塞位置的收集，来调节器电压，同时控制多台泵的转速情况，保证泵的同步。（3）游车位置控制装置;此控制装置有效的增强了游车在任何勾载的情况下都能达到最高的安全运行速度。另外，还能减少钻机上升和下降的速度。（4）转盘动态软扭矩控制装置;能有效的消除在油气开采过程中钻杆的振动。提升了钻头的寿命和速度。（5）钻杆防反扭控制装置;保证在钻井的过程中，驱动系统或者转盘工作的突然停止时，钻管不会发生反扭现象，保护钻管的接头和井眼。主要方法就是对电流限度，电机电流，及电压的监视，当发生终端驱动装置或转盘故障时，钻杆方反扭控制装置会将其内在的电流限幅逐渐降低，以此来降低电动机的转矩。（6）全自动钻机系统装置;其系统装置的突出大大的降低了人工操作的繁琐程度，很好的节省了人力资源，同时也提升了钻机的安全性和经济效益。对于此项系统装置的实现主要的功劳则是自动送钻的产生，当前，我国许多油气开采钻井行业都是通过独立送钻来实现自动送钻的。（7）彩色图像系统装置;其装置能够应用到危险的区域环境监测中，包括远程的故障分析和诊断，通过信息网络技术，可在全球范围内进行信号传输。

3 结语

海上油气资源的开采工作在陆上资源的不断减少中而不断增加，在这样的发展趋势中，有关海上油气平台开采工作的各项技术也日趋成熟。其中，电气传动系统作为其主要的支持动力，是日常工作中需要重点注意的对象。实际工作中，要不断的加强电气传动系统装置的改进和提升，保证海上油气开采工作的正常运转。

参考文献：

[1]董清锋.电气继电保护技术的应用与发展[J].中国科技博览，2013，（36）：352.

[2]耿莹，展焕东浅谈电气主设备的继电保护技术[J].中国科技博览，2013，（29）：46.endprint