ZJ30L機(jī)械鉆機(jī)控制系統(tǒng)的網(wǎng)電改造

賀 劍

（勝利石油管理局黃河鉆井總公司三公司，山東 東營 257091）

電動鉆機(jī)網(wǎng)電改造是指將電動鉆機(jī)所需電能由原井場發(fā)電機(jī)提供改為由10/6kV高壓工業(yè)電網(wǎng)提供。2010年2月勝利石油管理局黃河鉆井三公司對一套ZJ30L機(jī)械鉆機(jī)進(jìn)行了網(wǎng)電改造，取得了成功。

一、網(wǎng)電控制系統(tǒng)改造

網(wǎng)電改造前ZJ30L機(jī)械鉆機(jī)驅(qū)動方式是：由兩臺1 000kW的12V190柴油機(jī)液力耦合器機(jī)組通過球籠式萬向聯(lián)軸器驅(qū)動鏈條并車箱，并車箱的輸出驅(qū)動絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵組、壓風(fēng)機(jī)等鉆井設(shè)備。井場用電及生活區(qū)用電由400kW輔助發(fā)電機(jī)組提供。圖1為網(wǎng)電改造前的ZJ30L機(jī)械鉆機(jī)控制系統(tǒng)示意圖。

將ZJ30L機(jī)械鉆機(jī)改造為網(wǎng)電控制鉆機(jī)（以下稱為ZJ30LDW鉆機(jī)）。改造后增加一套網(wǎng)電控制房，同時將1號柴油機(jī)耦合機(jī)組改為電動機(jī)液力耦合器機(jī)組，2號柴油機(jī)耦合機(jī)組和輔助發(fā)電機(jī)組留做應(yīng)急備用。網(wǎng)電控制房通過高壓電纜將10kV/6kV高壓工業(yè)電網(wǎng)經(jīng)網(wǎng)電控制房內(nèi)的2 000kV·A干式變壓器輸出690VAC和380VAC兩種等級的電壓，其中690VAC通過網(wǎng)電控制柜給電動機(jī)液力耦合器機(jī)組供電，380VAC則給鉆機(jī)輔助設(shè)備及生活用電設(shè)備等供電。圖2為網(wǎng)電改造后的ZJ30LDW鉆機(jī)控制系統(tǒng)示意圖。

網(wǎng)電改造增加電動機(jī)型號為YJ23/1100kW/690VAC/1 060A，同時將原來柴油機(jī)耦合機(jī)組的減速比1.92 的YOZJ750液力耦合器更換為YOT750D型調(diào)速型液力耦合器，調(diào)速型液力耦合器減速比1.68～2.58，可以實現(xiàn)無極調(diào)速。為了增加離合器的負(fù)荷能力，將原來普通氣胎離合器更換為通風(fēng)式氣胎離合器。

二、網(wǎng)電控制房組成

網(wǎng)電控制房由變電站系統(tǒng)、電動機(jī)控制系統(tǒng)、液力耦合器控制系統(tǒng)、動態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)、井場及生活區(qū)供電系統(tǒng)組成。各系統(tǒng)組成及功能如下。

變電站系統(tǒng)主要由高壓開關(guān)柜、高壓計量柜、2 000kV·A干式變壓器組成。高壓柜和變壓器可以滿足6kV和10kV兩種電壓等級的高壓電網(wǎng)供電。計量柜可以準(zhǔn)確地進(jìn)行高壓電力計量。采用完善的數(shù)字變壓器保護(hù)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)高壓系統(tǒng)的速斷、過流、過負(fù)荷跳閘保護(hù)，對變壓器超溫進(jìn)行報警、保護(hù)。高壓柜裝有安全程序鎖，確保系統(tǒng)在帶電狀態(tài)下，前后高壓柜門無法打開，防止觸電。

電動機(jī)控制系統(tǒng)對電動機(jī)進(jìn)行軟啟動控制，避免了對電網(wǎng)及設(shè)備的沖擊，同時對電動機(jī)進(jìn)行有效保護(hù)。

動態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)對系統(tǒng)提供無功補(bǔ)償，可以將系統(tǒng)功率因數(shù)提高到0.92以上，從而減少電力消耗，降低鉆井成本。

液力耦合器控制系統(tǒng)可以通過安裝在司鉆房內(nèi)的旋鈕實現(xiàn)電機(jī)耦合器機(jī)組的輸出控制，實現(xiàn)無極調(diào)速。

井場及生活區(qū)供電系統(tǒng)提供380VAC電源，為井場用電及生活區(qū)用電提供電力，取代了改造前輔助發(fā)電機(jī)組的功能。

三、網(wǎng)電控制系統(tǒng)的應(yīng)用情況

ZJ30LDW鉆機(jī)控制系統(tǒng)對高壓電網(wǎng)的剩余容量有嚴(yán)格的要求，如果網(wǎng)電剩余容量達(dá)不到要求，將會造成變電站跳閘，如果供電線路長期處于過負(fù)荷狀態(tài)，將會造成供電線路燒毀的惡性后果。表1為ZJ30LDW鉆機(jī)控制系統(tǒng)對高壓電網(wǎng)剩余電量的要求。

表1 ZJ30LDW鉆機(jī)對高壓電網(wǎng)剩余電量要求表

在鉆機(jī)搬遷、安裝前與油區(qū)供電部門聯(lián)系，確保高壓電網(wǎng)的剩余電量滿足鉆機(jī)需要。同時加強(qiáng)管理，對操作人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，制定了網(wǎng)電控制系統(tǒng)操作規(guī)程，嚴(yán)格落實交接班及操作票制度，做到定人、定崗。

ZJ30LDW鉆機(jī)從2010年2月投入使用到2011年4月，已交井19口，完成進(jìn)尺44 000m，累計安全運行8 000h。

四、網(wǎng)電控制系統(tǒng)的優(yōu)點

1.節(jié)能。自2010年2月至2011年4月，ZJ30LDW網(wǎng)電鉆機(jī)累計用電費用為105萬余元，同類型ZJ30L機(jī)械鉆機(jī)同期消耗油料費用為220萬余元。網(wǎng)電鉆機(jī)投入使用后僅燃料消耗一項即可節(jié)約115萬余元。運行3年即可收回改造投資。

2.環(huán)保。由于ZJ30LDW網(wǎng)電鉆機(jī)使用電能，與ZJ30L鉆機(jī)相比沒有柴油燃燒尾氣排放，同時電機(jī)運轉(zhuǎn)聲音大大低于柴油機(jī)運轉(zhuǎn)噪聲，降低了大氣污染和噪聲污染。

3.節(jié)省了設(shè)備的維修費用。由于原1號柴油機(jī)耦合機(jī)組改為電動機(jī)液力耦合器機(jī)組，2號柴油機(jī)耦合機(jī)組和輔助發(fā)電機(jī)組留做應(yīng)急備用，所以用在柴油發(fā)電機(jī)上的維修費可以大大節(jié)省。

通過ZJ30LDW網(wǎng)電鉆機(jī)的現(xiàn)場應(yīng)用，此系統(tǒng)達(dá)到了節(jié)能減排的要求，同時運行安全、可靠，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。