双碳行动|英威腾GD800变频器 优先探索石油钻机驱动国产化

一、项目背景

石油钻机是用于石油天然气钻井的专业机械，是由多台设备组成的一套联合机组。钻机类型按钻井方法、钻井深度、地域环境、移动方式、驱动传动形式有多种分类，本文主要以ZJ70DB电动钻机为例介绍。

电驱动钻机主要由动力系统、电传动系统、起升系统、旋转系统、泥浆循环系统、液气控制系统、供油供水系统、钻井参数检测处理及传输系统、井口工具及辅助设施等系统组成。

虽然，目前在石油钻机驱动市场，是以进口品牌为主，国内品牌应用屈指可数。但是，随着国内外局势的变化、采油成本的考虑以及国内变频技术的发展，石油钻机驱动国产化将逐渐成为趋势。

二、英威腾在ZJ70DB钻机成功应用

ZJ70DB钻机的绞车、泥浆泵和转盘均为交流变频电机独立驱动，9台VFD变频柜驱动9台交流电机。

主传动电压为600V，供电系统为10KV/0.6KV 主传动使用，10KV/0.4KV 辅助设备使用

主传动部分由6台（3组*2）600KW/600V泥浆泵，1台800KW/600V转盘，2台600KW/600V绞车组成；转盘为单电机驱动；绞车为双电机驱动，可分开单电机使用；泥浆泵双电机驱动，不可单机使用。

整个驱动系统使用GD800工程型变频系列产品，采用二极管整流，共直流母线方案。

控制采用Profinet通讯控制。

三、英威腾主传动系统总体方案

1、主回路系统框图

2、系统方案控制回路图

3、控制说明：

（1）单元与控制盒之间采用光纤通讯，两台逆变柜之间主从也采用光纤通讯，传输速率高，每组泥浆泵、绞车A/B之间均采用主从方式控制。

（2）逆变器与上位PLC之间采用当前主流通讯方式ProfiNet通讯；英威腾PN通讯具备一网通功能，可在同一网段，任意有网口的位置，只需一根网线可通过英威腾上位软件连接到任意一台变频器，进行调试及监控；

四、实测波形

主从控制 — 泥浆泵，负荷分配均匀，出力大小一致。

主从控制 ——绞车，负荷分配不受速度影响，恒功率弱磁控制A、B绞车转矩同步保持一致。

主从转矩——绞车，转矩不随速度变化，控制稳定，绞车运行平稳，机械磨损小。

零速悬停——绞车，速度切换过程转矩控制平稳，零速悬停，保障钻机安全。

五、英威腾方案优势

优异的电机控制算法，从而降低电机噪声、温升，延长电机寿命；

优异的驱动性能，多机功率平衡同步运行；

超强电网适应能力，应对网电及发电机供电模式；

优异零速悬停功能，提升设备可靠性，避免设备有驱动器之间逻辑问题造成“溜钩”；

柔性扭矩控制，从驱动器端解决钻杆扭矩限幅释放，响应更快，安全等级更高；

模块化设计，紧凑化设计，有效减小空间体积；

超高可靠性，功率单元模块化，互为冗余备用。

六、英威腾持续发力石油产业

英威腾继2017年采用中压Goodrive800系列三电平技术变频器与国内合作伙伴成功完成俄罗斯国家石油项目11套DB40低温钻机设备以来，英威腾人不断钻研钻机应用工艺，丰富产品系列以满足钻机行业不同应用需求。

俄油项目标志着以“英威腾”为代表的国产变频器首次真正意义进入了电动钻机主传动应用领域，打破了进口品牌的垄断，也体现了国内变频技术的进步。

随后，英威腾又率先在国内“油改电”市场实现行业技术突破，以Goodrive5000高压系列变频器、英威腾Goodrive800系列低压变频器在国内“油改电”市场实现了广泛的应用。

英威腾Goodrive800工程型系列低压变频器2019年在国内70DB电动钻机的成功应用，再一次印证了英威腾变频器技术成熟，产品可靠，具备高端领域应用实力。

英威腾具有齐全的高、中、低压产品线，结合在石油行业多年不同需求的应用经验积累，已具备提供完整解决方案能力，未来将继续紧随石油钻机行业的技术发展而努力。