基于变频技术钻井振动筛控制系统应用.pdf

42一 ●技术交流 石20油13和年化第工16设卷备 一 基于变频技术的钻井振动筛控制系统的应用 孟庆海，任 占峰，杨培文 (北京市变频技术工程技术研究中心，北京 100144) [摘 要]石油钻井作业中振动筛在停机时抖动剧烈，冲击力严重损坏振动机构，设备故障率高，现场维护工作量大。为此 设计了一种经济实用、操作简单和稳定性好的振动筛控制系统，通过sVPwM矢量控制技术改变输入到电机中电压的高低和相 序控制振动筛的_T-作电机，实现了控制振动筛电机的正反转运行和对振动筛的速度进行调节的目的。 [关键词]石油钻井；振动筛；变频技术；泥浆；制动停车；振动筛效率；热管散热 石油钻井作业中使用的振动筛是一种处理泥 时两台电机转速相同但方向相反 。 浆 固相含量的固控设备 ¨，，主要用于清除钻井 振动筛的控制器和三相交流变频器镶嵌在一 液 中的岩屑和其它固相颗粒，要求尽可能多地清 个密 闭的金属防爆外壳 内。该外壳采用铝合金板 除钻进过程中钻井液 中的固相颗粒，且处理量要 封装并配以防爆型热管散热器和散热风扇 】，既能 大，最大限度地 回收成本较高的钻井液 。由于振 满足防爆要求又能达到散热的效果。系统工作时 动筛一般在超共振点工作，当通过共振点时会产 通过控制器来控制振动筛电机的正反转运行和实 生共振现象，给固定设施造成较大的动负荷和相 现对振动筛的速度调节。 关连接部件的巨大磨损 】。尤其是振动筛在停机 由于钻井工艺的特殊要求，振动筛的电机需 过程 中出现的剧烈抖动，且该抖动现象会持续一 要同时反方 向运行。实际应用中为了防止跑浆现 段时间，其振动能释放的冲击力严重损坏振动机 象和振动筛发生空转，设置了三段速调节，可 以 构，造成设备故障率上升，极大地缩短了振动筛 人为地根据泥浆返出量的多少来调节振动筛的转 的使用寿命，增加 了企业的成本。 速 ，从而提高振动筛的利用率。 为此设计 了一种基于变频器 的控制系统 。通 过设置三段速调节，使振动筛的泥浆处理速度与 2传统振动筛问题分析 泥浆返出量相匹配，提高了振动筛处理效率和泥 由于振动筛要超共振点工作，在启动过程中 浆分离效果。该系统在振动筛启动时通过设置调 会产生共振现象。但随着振动 电机的转速加大， 频点跳过振动筛的固有频率来躲过振动筛的共振 振动筛的振动频率也在相应地加大 。由于加速时 区；停机时通过变频器输 出制动停车命令使振动 间短 ，在启动过程 中振动筛 的共振现象并不明 筛越过共振点并快速停下来，以电能的形式消耗 显，变频器调频点的设置效果也不太明显。 停车时产生的振动能。该系统系在华油一机 (河 传统的电气控制 中，停机后 由于机械惯性原 北)钻井装备有限公司的$250系列平动椭圆振动 因，振动筛不会立即停止而是逐渐减速 3『】，当转 筛基础上进行的设计。 速到达共振频率时振动筛剧烈抖动并持续一段时 1振动筛控制系统介绍 间。其振动能释放 出的冲击力严重损坏振动机构