[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

说明书

本发明公开了一种用于石油钻井的双电机驱动系统及其控制方法，用于驱动泥浆泵、绞车和转盘的双电机协同运行控制，包括：传动箱上具有相互耦合的第一传动机构和第二传动机构，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，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，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；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，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。

技术领域

本发明涉及石油钻井动力油改电技术领域，具体涉及一种石油钻井的双电机驱动系统及其控制方法。

背景技术

现有为钻井生产提供动力的柴油机或柴油发电机组消耗大量柴油，对周围环境造成污染，各大油田在电网覆盖范围内逐步开始采用电网给交流变频电机供电，通过交流变频电机给钻井提供动力。针对钻井所需的功率因钻井情况分布范围宽，直接采用单台电机驱动成本高、损耗大，可靠性低，不具有经济性，采用两台相同型号电机，在钻井功率需求小时，采用单电机运行；需求大时采用两台电机并联运行。当两台电机并机运行时，若两台电机转矩不一致时，电机之间会发生相互拖拽，转速大的电机会带动转速小的电机转动，会使电机进入发电状态，造成变频器故障，而目前对于石油钻井双电机驱动系统的设计和控制研究较少。

发明内容

鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种用于石油钻井的双电机驱动系统及其控制方法。

为了达到上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，所述PLC上还连接有第一OLM模块。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

第二方面，本发明实施例提供一种用于石油钻井的双电机驱动系统的控制方法，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：