鉆机变频传动系统设计.docVIP

钻机变频传动电控系统的总体设计 安建钧 摘要：本文叙述了变频钻机电传动系统的优点，论述了电传动系统的方案配置与设计的关键问题，对系统抗干扰措施也做了说明。同时对变频钻机的技术发展也做了展望。 关键词：变频钻机;PWM变频技术;矢量控制;能耗制动;结构设计；抗干扰；自动送钻;PLC与现场总线；一体化仪表 中图分类号：TP273 文献标识码：B Designing the variable-frequency drive system of variable-frequency drilling rig Abstract:In this article we narrated advantages of the electric drive system of variable-freqency drilling rig ,and its configuration and key point in designing are also presented.We also commented the EMI measures in the electrical system. Finally the applied prospect of variable-freqency drilling rig is given Key words:variable-freqency drilling rig; PWM frequency-converting techniques; vector control; energy-loss brake; structure designing;EMI measures;auto drill bit feeding; PLCand field bus;the meter system in drilling with entirely designing 变频调速是最有发展前途的一种交流调速方式 为控制角。随着直流电动机转速越低，其功率因数越来越低。绞车运行时，电网无功冲击很厉害，电网电压波动较大。 变频器的整流侧一般为电容滤波的二极管不控整流或晶闸管整流桥，进线端设有电抗器，其位移因数通常接近于1，逆变器侧是PWM控制方式，其功率因数主要决定于交流电动机，调速过程对功率因数影响很小，所以变频器的综合功率因数很高。高功率因数的主要原因之一是直流侧电容器的滤波与补偿作用。变频器对电网的谐波污染要比直流系统轻一些。变频器输出侧有较多的高频谐波，比较容易滤除，但要做一定的抗干扰措施，否则会影响系统本身的工作和其他用电系统。直流传动系统在低速运行和轻载运行时的性能恶化的缺点都被变频器克服了。 由于变频系统在运行时具有高功率因数，而且功率因数较为稳定，所以无功冲击大大减小，电网电压更为稳定。电网电压波动主要受无功冲击的影响，有功冲击影响柴油机组的转速较明显。在钻机绞车运行时,当有功功率的变化量为300～400kW时,无功冲击量不超过80kVAR。 根据现场的实际观察，变频系统的功率因数一般可达到0.95左右；直流系统平均功率因数不到0.5，转速越低功率因数越低。所以在直流钻机的绞车运行时有功功率的变化量与无功冲击量都很大，电网频率与电压波动都大。 （4）变频系统有多种可逆传动方案。钻机系统为小电网供电，目前绞车传动一般采用不可逆/可逆整流器＋制动单元和制动电阻构成能耗制动，可实现电机四象限运行与零速度带载悬停功能，电机可在几转的低速稳定运行，为司钻工提供了一种很友好的很方便的操作方式；通过PLC控制的游车高度监控实现电机自动减速、停车及安全抱闸也提高了钻机的安全性，有效地防止了上碰下砸。 （5）交流调速的一大优势就是节能。首先是高功率因数运行可以降低电网线路损耗。其次，异步电机具有较高的运行效率。再拿钻机绞车上使用的不可逆直流调速+电磁涡流刹车的直流系统和不可逆整流器＋能耗制动的变频传动相比较，变频器的能耗制动只是消耗掉钻具下放时发电制动产生的多余的电能，一部分储存在电容组上的能量还可以返回电机使用；而电磁涡流刹车要专门有供电设备，本身又有一定的使用效率。变频系统若采用公共直流母线方式，从理论上说绞车下钻时的能量可以被泥浆泵电机吸收掉，节能效果应当很显著。但是实际上绞车起下钻时转盘和泥浆泵一般都不运行，因而不能实现显著节能效果。但公共直流母线方式可以减小变频器的体积与造价。 变频系统目前的主要缺点是变频器本身的噪音大，损耗大，其损耗是相同功率整流柜的3倍多，提高了对冷却系统的要求并增加了系统能耗；变频器