ZJD电动钻机绞车驱动控制系统设计方案开题报告.docVIP

PAGE / NUMPAGES 本科毕业设计（论文）开题报告 题 目： ZJ50D电动钻机绞车驱动控制系统设计 学生姓名： 刘 伟 院 （系）： 电子工程学院 专业班级： 自0903 指导教师： 冯小雁 完成时间： 2013 年 4月 2 日 一.选题的背景 随着全球石油行业的快速发展,在石油开采的钻、修井过程中，使用传统的人工生产方式手动进行钻杆输送和接取操作劳动强度大，安全风险高，且生产效率低下。伴随石油钻井技术朝着深井、超深井及海洋钻井的发展，钻井机械设备自动化成为了发展的必然趋势，电动钻机系统作为钻机的重要组成部分也必将朝自动化方向发展。 直流钻机与机械钻机相比，其特点有以下几点： 柴油机的转速不可任意调节，必须工作在额定转速下； 原动机机组的容量不只是受到柴油机本身功率的限制，还受到发电机输出电流大小的影响，即功率因素的影响； 交直流大小受可控硅、电缆、接触器等外在因素的限制； 直流电机输出一定功率时，其转速高低，扭矩大小直接影响发电机的输出电流和功率因素，也影响发电机、直流电机的电磁效率。 而且直流电动机具有软工作特性，其工作转速根据钻井工艺需要和载荷变化进行无级调节，且调速范围广，一般调节范围为2.5-5.0；其超载荷适应性强，一般超载荷系数为1.6-2. 5。启动与制动较平稳，允许频繁启动与制动，调节与使用均很方便，能够最大限度地满足钻井工艺需要，适应性较强。而且钻机操作方便，变速快、时间短，具有较好的处理事故能力。极大地简化了机械传动系统，提高了传动效率。能量从柴油机转轴传到绞车传动轴的传动效率为87. 5%，比机械驱动石油钻机传动效率提高12.5%。 本课题就是设计ZJ50D电动钻机绞车驱动控制系统，并研究其运行状况。 二.国内外电动钻机的发展现状 我国电动钻机电气控制系统的研究始于20世纪70年代中期。20世纪80年代末，在借鉴国外先进技术的前提下，生产出我国第一台直流驱动的ZJ45D陆地电动钻机。20 世纪90年代，通过引进国外核心电气控制模拟单元，生产出深井直流电动钻机，如ZJ50D和ZJ70D。20世纪90年代后期，在引进国外全数字控制技术的基础上，开始全数字钻机电气控制系统的研究，如采用国外数字直流调速器，将模拟控制直流电动钻机升级为数字控制直流电动钻机。全数字电控系统是目前电控系统的主流，它是用微处理器实现软件控制，具有完善的故障自诊断、运行、显示和保护功能、，全数字控制系统各环节的控制参数可实时调整．以满足钻井工艺新要求和钻井工况的实时变化。 国内目前电动钻机电气控制系统在控制技术上有模拟控制和数字控制两种形式，驱动方式上有直流驱动和交流驱动。电控装置品种齐全．可满足用户的不同需求。在功能上增加了起、下钻过程的位置闭环控制功能（即防止上碰下砸功能）；外加盘式刹车的使用，由此既保证了设备的安全运行，又减轻了司钻的操作紧张程度：同时还增加了自动送钻功能，达到了恒速恒压钻井，以适应不同的岩层结构．提高钻井质量。 国外在1994年已生产出了全自动化钻机样机。现已研制出自动化、智能化电动钻机，在钻井实践中取得了较好的使用效果。 美国W-N Apache联合公司自动化钻机：其研制的自动化石油钻机，采用动力水龙头钻井方法，配备了自动移运和排放立根系统；采用微机控制系统，以监控钻机操作各工序正常作业；钻井深度为6096m。其特点是钻机的总重量较轻，安装拆卸时间减少50%；采用自动化控制系统，可在1min之内完成接单根作业，节约钻井时间l 2%一1 5%；全钻机只需要2人进行操作。 挪威自动化钻机：挪威Temco公司生产的全自动化钻机，采用液压驱动的顶部 动钻井系统，选用了一种轻型钻机结构，可降低钻井成本；采用机器人进行操作，在钻机中采用了许多新材料和智能技术，使钻井作业全自动化。 (3)小井眼自动化石油钻机：采用动力水龙头钻井方式，液压大钳、自动卡瓦、水平堆放钻杆，由机械手进行移运与排放。该钻机自动化程度较高，接单根时间只需要6s。实际应用中，电驱动钻机比机械驱动钻机具有更好的经济效益。 电动钻机钻机的发展趋势，21世纪科学技术日新月异，在提高钻机效率，降低钻井成本的技术要求不断推动下，电动钻机正在朝自动化、智能化、高适应性、高可靠性、大型化方面发展。 高适应性 随着钻井条件越来越恶劣，出现各种特殊钻井工艺。简单的提高