ZJ30L機械鉆機控制系統的網電改造

賀 劍

（勝利石油管理局黃河鉆井總公司三公司，山東 東營 257091）

電動鉆機網電改造是指將電動鉆機所需電能由原井場發電機提供改為由10/6kV高壓工業電網提供。2010年2月勝利石油管理局黃河鉆井三公司對一套ZJ30L機械鉆機進行了網電改造，取得了成功。

一、網電控制系統改造

網電改造前ZJ30L機械鉆機驅動方式是：由兩臺1 000kW的12V190柴油機液力耦合器機組通過球籠式萬向聯軸器驅動鏈條并車箱，并車箱的輸出驅動絞車、轉盤、泥漿泵組、壓風機等鉆井設備。井場用電及生活區用電由400kW輔助發電機組提供。圖1為網電改造前的ZJ30L機械鉆機控制系統示意圖。

將ZJ30L機械鉆機改造為網電控制鉆機（以下稱為ZJ30LDW鉆機）。改造后增加一套網電控制房，同時將1號柴油機耦合機組改為電動機液力耦合器機組，2號柴油機耦合機組和輔助發電機組留做應急備用。網電控制房通過高壓電纜將10kV/6kV高壓工業電網經網電控制房內的2 000kV·A干式變壓器輸出690VAC和380VAC兩種等級的電壓，其中690VAC通過網電控制柜給電動機液力耦合器機組供電，380VAC則給鉆機輔助設備及生活用電設備等供電。圖2為網電改造后的ZJ30LDW鉆機控制系統示意圖。

網電改造增加電動機型號為YJ23/1100kW/690VAC/1 060A，同時將原來柴油機耦合機組的減速比1.92 的YOZJ750液力耦合器更換為YOT750D型調速型液力耦合器，調速型液力耦合器減速比1.68～2.58，可以實現無極調速。為了增加離合器的負荷能力，將原來普通氣胎離合器更換為通風式氣胎離合器。

二、網電控制房組成

網電控制房由變電站系統、電動機控制系統、液力耦合器控制系統、動態無功補償系統、井場及生活區供電系統組成。各系統組成及功能如下。

變電站系統主要由高壓開關柜、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供電。計量柜可以準確地進行高壓電力計量。采用完善的數字變壓器保護系統，可以實現高壓系統的速斷、過流、過負荷跳閘保護，對變壓器超溫進行報警、保護。高壓柜裝有安全程序鎖，確保系統在帶電狀態下，前后高壓柜門無法打開，防止觸電。

電動機控制系統對電動機進行軟啟動控制，避免了對電網及設備的沖擊，同時對電動機進行有效保護。

動態無功補償系統對系統提供無功補償，可以將系統功率因數提高到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可以通過安裝在司鉆房內的旋鈕實現電機耦合器機組的輸出控制，實現無極調速。

井場及生活區供電系統提供380VAC電源，為井場用電及生活區用電提供電力，取代了改造前輔助發電機組的功能。

三、網電控制系統的應用情況

ZJ30LDW鉆機控制系統對高壓電網的剩余容量有嚴格的要求，如果網電剩余容量達不到要求，將會造成變電站跳閘，如果供電線路長期處于過負荷狀態，將會造成供電線路燒毀的惡性后果。表1為ZJ30LDW鉆機控制系統對高壓電網剩余電量的要求。

表1 ZJ30LDW鉆機對高壓電網剩余電量要求表

在鉆機搬遷、安裝前與油區供電部門聯系，確保高壓電網的剩余電量滿足鉆機需要。同時加強管理，對操作人員進行崗前培訓，制定了網電控制系統操作規程，嚴格落實交接班及操作票制度，做到定人、定崗。

ZJ30LDW鉆機從2010年2月投入使用到2011年4月，已交井19口，完成進尺44 000m，累計安全運行8 000h。

四、網電控制系統的優點

1.節能。自2010年2月至2011年4月，ZJ30LDW網電鉆機累計用電費用為105萬余元，同類型ZJ30L機械鉆機同期消耗油料費用為220萬余元。網電鉆機投入使用后僅燃料消耗一項即可節約115萬余元。運行3年即可收回改造投資。

2.環保。由于ZJ30LDW網電鉆機使用電能，與ZJ30L鉆機相比沒有柴油燃燒尾氣排放，同時電機運轉聲音大大低于柴油機運轉噪聲，降低了大氣污染和噪聲污染。

3.節省了設備的維修費用。由于原1號柴油機耦合機組改為電動機液力耦合器機組，2號柴油機耦合機組和輔助發電機組留做應急備用，所以用在柴油發電機上的維修費可以大大節省。

通過ZJ30LDW網電鉆機的現場應用，此系統達到了節能減排的要求，同時運行安全、可靠，創造了良好的經濟效益和社會效益。