变极式三相异步电机用于石油钻机绞车传动控制的研究

2 0 1 1 年 第 2 5 卷 第 4 期 石 油 仪 器 P E T ROL E UM I NS T RUMEN T S ·5 · · 开发 设计 · 变极式三相异步电机用于 石油钻机绞车传动控制的研究 王华勇 周 骥 ( 西安宝美 电气工业有 限公 司 陕西 西安) 摘 要 ： 石 油钻 井用电动钻机 有交流电机驱 动绞车的传动 系统 ， 绞车的调速 是通过 电机 的变频调速 和机械 传动 比变 换联合实现的。文章介绍 了 钻机绞车工况对传动的需求和变极三相异步电动机 A ／ y Y的变极调速特性， 并以此设计一 种新型石 油钻机 用绞 车机 电传 动系统 关 键 词 ： 石 油钻机 ； 绞车 ； 异步电动机 ； A ／ y y变极调速 中图法分类号 ： T E 9 2 8 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 4 — 9 1 3 4 ( 2 0 1 1 ) 0 4 — 0 0 0 5 ． 0 2 0 引 言 随着电动钻机在石 油钻井行业的广泛使用 ， 使用 者对设备的要求呈现出多样化的趋势。针对绞车的传 动系统方面使用者提出了减小变速机构体积和增加提 升载荷能力的要求。 目前 ， 电动钻机的绞车拖动有直 流电动机加四档机械变送箱拖动和交流异步电动机加 两档机械变速箱拖动两种方案 。本文介绍一种采用变 频器控制变极三相异步电机实现绞车调速传动系统方 案 ， 在机械上可 以不需要两档变速结构 ， 并针对此方案 进行了理论上的研究与探讨。 1 变极三 相异 步 电机 技术 用 于石油钻 机 绞车 电气传动控 制的可行性 _ 】 1 ． 1 绞车的工作特性的分析 绞车是钻机起升系统的重要设备 ， 主要功用有上 紧、 卸扣和悬挂钻具 ， 提升和下放钻具或套管， 利用捞 沙滚筒提取岩心筒 、 试油等工作 ， 同时在 自升式井架的 钻机设备中用来起放井架。钻井绞车的工作特点是载 荷大 ， 而且载荷变化也大 。实际工作 中， 每起一个立 根 ， 载荷变化一次 ， 重载荷时提升慢一些 。例如钻机的 起升 ， 深层时的起钻； 轻载荷时提升快一些。例如空大 钩起升 、 下降 ， 这样才能充分利用动力机组在理想的恒 功率 曲线上工作 。 针对石油钻机绞车的工作特点 ， 对动力机组提 出 的要求是 ： 1 ) 能无级变速 ， 以充分利用功率 ， 速度调节范围 R = ： 5 。 2 ) 可短期过载 ， 以克服启动动载 、 轻度卡钻和振动 冲击。 3 ) 绞车启 、 停操......