一、概述

钻井平台的变频器驱动对象主要是绞车、转盘和泥浆泵。变频传动设备一般采用共直流母线方案，对于接入电网的系统可配置可回馈的整流单元，不能回馈的场合，须在直流母线上配置集中制动单元。钻井平台的绞车有类似于起重应用的负载特性，要求变频器具备开环/闭环矢量控制，大启动力矩，零速悬停功能，对于深井平台，可能涉及到一主多从的同步控制。钻井平台的转盘需具备扭矩限幅功能，可防止转矩或机件扭断。

二、变频驱动方案

石油钻井系统采用正规beat365旧版绿色HD2000系列水冷变频器，系统组成包括：供电系统、两个2.3MW的整流单元、三个1.7MW的泥浆泵单元、两个1.2MW的绞车单元、一个1MW的转盘单元、三个1.2MW集中式制动单元、水冷系统、各逆变单元对应的电机、外配的制动电阻。绞车单元和转盘单元的功率单元均按照额定1.4MW功率进行设计。

其中：

l 整机系统在现场可采用电网供电或柴油发电机供电；

l 两个整流单元和所有逆变单元、制动单元共母线；

l 三个制动单元在一个单元柜内；

l 三个泥浆泵均可一拖二，即输出带两个600kW同轴电机并联运行；

l 绞车A与绞车B主从模式运行；

l 其中绞车和转盘都带有码盘模块；

l 水冷系统采用双泵系统，运行过程可任意选择工作的循环泵。

整机系统拓扑图如下：

石油钻井水冷多传变频器采用8个HCU20控制器分别独立控制整流和逆变单元，保证系统运行的可靠性，并实现与主控PLC、水冷机、制动、码盘的通讯与状态信号传递。

其中：

l 主控PLC与各个HCU20之间通讯可选择Profinet总线或者Profibus总线；

l 绞车A与绞车B之间实现主从控制模式；

l 水冷机柜可选择本地控制模式，也可通过整流1的控制器实现远程自动控制；

l 制动单元与整流2控制器建立通讯，制动单元状态信息可传递到整流2控制器中，也可通过整流2控制器实现对制动单元的故障复位等操作；

l 泥浆泵均为VF模式运行，绞车和转盘均为CLVC（有码盘矢量控制）运行；

l 每个HCU20控制器均预留有足够的AI、AO、DI、DO信号接口以供客户备用。

控制系统拓扑图如下：

三、应用配置

系统整机中各柜体宽度，进线柜、逆变柜各600mm，整流柜400mm，制动柜600mm，水冷柜800mm。总计宽度7.0m，柜体排列如下图所示：

四、方案优势

1、 采用共直流母线多传的驱动方案，系统运行稳定，可靠性高，维护便捷。

2、 单机功率大，减少了多台并机控制的负荷平衡风险。

3、 水冷散热，极大提高了器件的运行寿命，环境适应性强。

4、 功率单元与控制器光纤连接，利用灵活的参数互联功能，轻松实现主、从传动控制。

5、 开环和闭环控制在线自动切换技术，减少了码盘故障异常停机风险。