一种油田钻机电驱系统设备用电控房
阅读说明：本技术 一种油田钻机电驱系统设备用电控房 (Electric control room for electric drive system equipment of oil field drilling machine ) 是由 丁小宁 夏梁志 程兴民 李敏 曹泽 刘珀 李金霞 于 2021-08-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及油田钻机电驱系统设备用电控领域,具体是一种油田钻机电驱系统设备用电控房。包括VFD房和MCC房；所述VFD房内设有GEN发电机控制柜、AUX GEN辅助发电机控制柜、馈电柜、24V电源柜、第一配电柜、整流柜、MP逆变柜、RT逆变柜、绞车逆变柜、制动柜、PLC柜、第一接线腔；所述MCC房内设有第二配电柜、400V出线柜、数据监控柜、绞车制动柜、一个AD制动柜、第二接线腔。本发明所述油田钻机电驱系统设备用电控房,采用高压电网供电,较常规柴油/天然气发动机几乎为零的氮氧化物和碳氧化物的排放量,降低能源消耗成本；采用钻机电驱系统电控房相比柴油发电机组可有效减小井场占地面积,自动化程度更高。(The invention relates to the field of electric control for electric drive system equipment of an oilfield drilling machine, in particular to an electric control room for the electric drive system equipment of the oilfield drilling machine. Comprises a VFD room and an MCC room; a GEN generator control cabinet, an AUX GEN auxiliary generator control cabinet, a feed cabinet, a 24V power supply cabinet, a first power distribution cabinet, a rectifier cabinet, an MP inverter cabinet, an RT inverter cabinet, a winch inverter cabinet, a brake cabinet, a PLC cabinet and a first wiring cavity are arranged in the VFD room; and a second power distribution cabinet, a 400V outgoing line cabinet, a data monitoring cabinet, a winch brake cabinet, an AD brake cabinet and a second wiring cavity are arranged in the MCC room. The electric control room for the electric drive system equipment of the oil field drilling machine adopts a high-voltage power grid for power supply, and reduces the energy consumption cost compared with the emission of nitrogen oxides and carbon oxides which are almost zero in a conventional diesel/natural gas engine; compared with a diesel generating set, the electric control room adopting the electric driving system of the drilling machine can effectively reduce the occupied area of a well site and has higher automation degree.)
技术领域
本发明涉及油田钻机电驱系统设备用电控领域，具体是一种油田钻机电驱系统设备用电控房。
背景技术
石油钻机是一种在石油钻井过程中，能够带动钻具破碎岩石，向地下钻进，钻出规定深度的井眼，供采油机或采气机获取石油或天然气的设备。主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备组成的。
钻机电驱动系统替代柴油机驱动钻机系统，采用了变流变频调速技术，能够满足钻井工艺的要求，简化了钻机的机械结构，减轻了维护保养工作，提高了钻机的安全性、可靠性和移运性，且体积小、质量轻、故障少、维护方便，调速范围宽，可实现无级调速；能够以较低的速度恒扭矩输出，实现数控恒钻压自动送钻，对提高钻井时效、优化钻井工艺、处理井下事故等非常有利，钻机控制系统控制精确、操作简单，改善了司钻的工作环境。
发明内容
本发明为了解决柴油机传统的机械传动方式存在单机功率小、占地面积大、噪声大和污染高等问题，提供了一种油田钻机电驱系统设备用电控房。该电控房具备柴油发电机组接口，用来应对特殊地域不具备电网环境下启用柴油电机机组，保证油田钻机系统的正常使用，同时钻机的绞车变频调速功能具有自动送钻功能。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种油田钻机电驱系统设备用电控房，包括VFD房和MCC房；
所述VFD房内设有至少一个GEN发电机控制柜、一个AUX GEN辅助发电机控制柜、一个馈电柜、一个24V电源柜、至少一个第一配电柜、至少一个整流柜、至少一个MP逆变柜、一个RT逆变柜、至少一个绞车逆变柜、一个制动柜、一个PLC柜、一个第一接线腔；
所述MCC房内设有至少一个第二配电柜、一个400V出线柜、一个数据监控柜、一个绞车制动柜、一个AD制动柜、一个第二接线腔。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述GEN发电机控制柜与整流柜之间安装有转接柜。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述GEN发电机控制柜内电缆采用上出线形式，整流柜内的电缆采用下进线方式，转接柜内的主回路采用由上而下的转接方式。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述整流柜内的整流单元采用24脉波整流电路。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述GEN发电机控制柜、AUX GEN辅助发电机控制柜、24V电源柜以及馈电柜组成发电机控制系统，控制柴油机得到600V/50Hz的稳频稳压交流电源。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述整流柜内的整流单元把交流电整流成直流电，为MP逆变柜、RT逆变柜、绞车逆变柜提供直流电源。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述VFD房和MCC房均配备有空调系统、照明灯、应急灯、烟雾报警控制器、灭火器。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述整流柜与MP逆变柜、RT逆变柜、绞车逆变柜之间采用母线桥架结构安装母线铜排。
本发明所述油田钻机电驱系统设备用电控房，采用高压电网供电，较常规柴油/天然气发动机几乎为零的氮氧化物和碳氧化物的排放量，降低能源消耗成本；采用钻机电驱系统电控房相比柴油发电机组可有效减小井场占地面积，自动化程度更高；钻机电驱系统的绞车变频调速系统具有自动送钻功能，可减少自动送钻柜的产品配置，降低系统产品成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为所述VFD房的布置示意图。
图2为所述MCC房的布置示意图。
图中：1-VFD房，101-GEN电机控制柜，102-AUX GEN辅助发电机控制柜，103-馈电柜，104-24V电源柜，105-第一配电柜，106-整流柜，107-MP逆变柜，108-RT逆变柜，109-绞车逆变柜，110-制动柜，111-PLC柜，112-第一接线腔，113-转接柜，114-室内机，115-室外机，2-MCC房，201-第二配电柜201，202-400V出线柜，203-数据监控柜，204-绞车制动柜204，205-AD制动，206-第二接线腔，207-室内挂机，208-室外空调机。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了油田钻机电驱系统设备用电控房的具体实施例，包括VFD房1和MCC房2；
如图1所示，所述VFD房1内设有四个GEN发电机控制柜101、一个AUX GEN辅助发电机控制柜102、一个馈电柜103、一个24V电源柜104、三个第一配电柜105、两个整流柜106、三个MP逆变柜107（泥浆泵逆变柜）、一个RT逆变柜108（转盘逆变柜）、两个绞车逆变柜109、一个制动柜110、一个PLC柜111、一个第一接线腔112；
如图2所示，所述MCC房2内设有三个第二配电柜201、一个400V出线柜202、一个数据监控柜203、一个绞车制动柜204、一个AD制动柜205、一个第二接线腔206。
在本实施例中，所述钻机电驱系统包括发电机控制系统、变频传动系统、司钻控制操作系统、PLC总线系统、MCC配电系统。
其中，所述GEN发电机控制柜101、AUX GEN辅助发电机控制柜102、24V电源柜104以及馈电柜103组成发电机控制系统，控制柴油机得到600V/50Hz的稳频稳压交流电源，为井场提供动力电源。
变频传动系统、司钻控制操作系统、PLC总线系统完成逻辑控制功能、保护功能、监控功能及其他辅助功能。
另外，所述整流柜106、各逆变柜（MP逆变柜107、RT逆变柜108、绞车逆变柜109）、制动柜110、绞车制动柜204、AD制动柜205（包括制动单元和制动电阻）形成变频传动系统。作为整个电驱系统核心部分的变频传动系统采用先进的数字化控制技术，变频传动系统采用多传动系统和共直流母线方式，包含整流单元和逆变单元。所述整流柜106内的整流单元把交流电整流成直流电，为MP逆变柜107、RT逆变柜108、绞车逆变柜109提供直流电源。通过逆变单元为相应的交流变频电机提供电源，进行钻井作业。同时利用绞车逆变柜的变频技术和全数字控制技术可以实现钻机自动送钻,送钻时由变频调速系统按照设定恒力矩反拖滚筒,速度自动跟随,达到恒压稳速送钻目的。全钻机电驱动系统还具备能耗制动功能,即钻具下放使绞车电机工作在发电状态,形成制动力矩,钻具下放能量通过各逆变柜、各制动柜转化为热能消耗掉,从而实现钻具平稳下放。
其中，馈电柜103具有变压器进线开关和顶驱供电开关。
PLC总线系统包括PLC主站、各变频柜通信板、司钻PLC分站、数据监控系统等。本实施例中的PLC柜111和数据监控柜203属于PLC总线系统。
在本实施例中，所述GEN发电机控制柜101与整流柜106之间安装有转接柜113。所述GEN发电机控制柜101内电缆采用上出线形式，整流柜106内的电缆采用下进线方式，转接柜113内的主回路采用由上而下的转接方式。在GEN发电机控制柜101与整流柜106的有限空间内多根电缆敷设困难，采用转接柜113内符合参数规格的铜排实现主回路由上而下的转接。
变频传动系统的整流单元采用整流柜106，所述整流柜106内的整流单元采用24脉波整流电路。为了降低对网侧电流的谐波畸变，采用24脉波整流回路，通过与前端的移相变压器相结合，使得24脉波二极管整流器产生的低次谐波互相抵消，实现钻机系统在额定功率运行状态，网侧谐波不大于5%，满足电网对谐波的要求。
进一步的，所述VFD房1和MCC房2均配备有空调系统、照明灯、应急灯、烟雾报警控制器、灭火器。具体的，如图1所示，VFD房1内配备有两台室内机114和两台室外机115。其中空调系统具有低温保护功能，适用-30℃以上低温环境运行；低温环境下自动进入保护状态，不允许钻机系统启动，同时启动空调系统内部电加热器实现预加热功能。
如图2所示，所述AD制动柜205设于绞车制动柜204上方。MCC房2内配备有一台室内挂机207和两台室外空调机208。且两台室外空调机208设于绞车制动柜204上方。
如图2所示，MCC房2内安装有数据监控柜203。由于司钻人员主要在井架上完成作业，为了便于非司钻作业人员监控整个钻机作业状态和记录作业数据，并且实现安全可靠的远程监控，通过数据分析，智能预判系统故障，实现部件更换提醒，快速进行决策，保证钻井作业的有效性和不间断型，提高钻井作业效率。
具体应用时，整流柜106与MP逆变柜107、RT逆变柜108、绞车逆变柜109之间跨接母线电流较大，所需高压电缆数量多、线径粗，造成高压电缆敷设安装困难，为了解决以上问题，采用母线桥架结构形式，母线桥架内部安装母线铜排，母排之间做好电气绝缘，使得整个跨接母线安装空间尺寸缩减30%。
进一步的，本实施例中的接线腔分别用于VFD房1和MCC房2的进出接线。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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