[发明专利]一种用于石油钻井的双电机驱动系统及其控制方法

权利要求书

1.一种用于石油钻井的双电机驱动系统的控制方法，其特征在于，所述用于石油钻井的双电机驱动系统，用于驱动泥浆泵、绞车和转盘的双电机协同运行控制，包括：传动箱、第一电机、第一调速型液力耦合器、第二电机、第二调速型液力耦合器、低压房控制柜、电机侧控制柜和钻台侧控制柜，所述传动箱上具有相互耦合的第一传动机构和第二传动机构，所述第一电机、第一调速型液力耦合器、第一传动结构依次传动连接，所述第二电机、第二调速型液力耦合器、第二传动结构依次传动连接，所述低压房控制柜通过第一变频器和第二变频器分别控制所述第一电机和第一电机；所述电机侧控制柜和钻台侧控制柜通过光纤与低压房控制柜进行通讯，所述第一传动机构和第二传动机构驱动泥浆泵转动，第一传动机构和/或第二传动机构输出的分支动力输入到绞车和转盘；所述低压房控制柜包括PLC和与所述PLC相连的第一人机交互显示屏；

所述控制方法包括：

当PLC接受到电机起动命令后，判断电机侧控制柜、钻台侧控制柜和低压房控制柜是否就地允许，出于安全考虑任一时刻只允许一地对电机进行调速控制，当就地允许后，首先完成初始化，包括写入变频器的初始控制字和设置电机的初始速度为零；然后读取变频器内的数据和状态，以及写入需要送入变频器的数据和状态，判断变频器是否故障、电机是否故障以及是否有外部故障，若无故障的情况下，可以进行电机的调速控制；其中电机的调速控制如下：

(1) 钻头在钻地表层时，采取单电机运行模式，另外一台电机作为备用；钻头向地层深部钻进时，单台电机功率不满足要求，采用两台电机并机运行；

(2) 针对第一电机和第二电机并机时柔性连接，且第一电机和第二电机中任意一台电机作为主电机时，在第一电机和第二电机上采用下垂控制，下垂控制第一电机和第二电机间不需要进行通讯，转速较高的电机会承担更多的转矩，通过负反馈自动降低自身的速度给定，实现转矩向另一电机分配；

(3) 当第一电机和第二电机需要并机运行时，并机的下垂控制转速调节范围不超过调速型液力耦合器允许的滑差，启动电机后，在无故障的前提下，需要先调整第一电机和第二电机的速度使其保持一致，然后才允许调速型液力耦合器合上，两台电机并机共同拖动负载，再通过变频器的下垂控制实现负荷均衡；

(4) 电机停机时，需要断开调速型液力耦合器；单台电机停机时，离合断开，制动使电机速度逐渐减少至零；并机停机时，若两台电机均需停机，断开两个调速型液力耦合器，每台电机单独制动；若只需一台电机停机时，首先需要两台电机解除并机状态，然后断开需要停机的电机对应的调速型液力耦合器，电机制动停机。

2.根据权利要求1所述的一种用于石油钻井的双电机驱动系统的控制方法，其特征在于，在钻进过程中，需要下套管操作，且负荷非平滑变化，冲击负荷特征显著，单电机运行和并机运行灵活切换。

3.根据权利要求1所述的一种用于石油钻井的双电机驱动系统的控制方法，其特征在于，所述电机是否故障包括电机超温、急停、检修、电机散热风机风压故障，所述外部故障包括制动电阻故障。

4.根据权利要求1所述的一种用于石油钻井的双电机驱动系统的控制方法，其特征在于，所述第一人机交互显示屏显示有主画面、电机操作界面、电机状态监控、电机温度监控、变频器状态及运行数据监控、制动状态监控、系统报警记录及系统时间设置界面。

5.根据权利要求1所述的一种用于石油钻井的双电机驱动系统的控制方法，其特征在于，所述PLC上还连接有第一OLM模块。

6.根据权利要求1所述的一种用于石油钻井的双电机驱动系统的控制方法，其特征在于，所述电机侧控制柜包括依次串接的第二OLM模块、第一远程I/O模块以及第二人机交互显示屏。

7.根据权利要求1所述的一种用于石油钻井的双电机驱动系统的控制方法，其特征在于，所述钻台侧控制柜包括依次串接的第三OLM模块、第二远程I/O模块以及第三人机交互显示屏，所述第二远程I/O模块还连接有用于调速控制的脚踏开关。

8.根据权利要求1所述的一种用于石油钻井的双电机驱动系统的控制方法，其特征在于，所述低压房控制柜通过PROFIBUS DP总线分别与第一变频器和第二变频器通讯。