AC變頻電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)

AC變頻電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)概述

AC變頻電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)(AC drawworks): AC變頻電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)是 80年代發(fā)展起來的一種新型電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī) ,根據(jù)技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)結(jié)果 ,將會(huì)有更大的技術(shù)發(fā)展 ,以代替現(xiàn)有的AC-SCR-DC電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)。

AC變頻電驅(qū)動(dòng)絞車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn):(1)絞車提升只設(shè)高低兩擋,利用AC變頻調(diào)速性能可獲得較大的速度變化范圍,更好地滿足鉆井工藝的需要;(2)采用離合器直接換擋,在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)換擋,簡(jiǎn)單方便快捷;(3)采用3根軸絞車結(jié)構(gòu),同時(shí)減少2對(duì)鏈條傳動(dòng)副,簡(jiǎn)化了絞車結(jié)構(gòu),降低了制造成本;(4)利用AC電動(dòng)機(jī)反饋制動(dòng),在下鉆過程中代替輔助剎車,可取消電磁渦流剎車和水剎車;(5)與同級(jí)AC-SCR-DC電驅(qū)動(dòng)絞車相比較,質(zhì)量減輕20%~30%,占地面積減少25%~40%,特別適用于海洋鉆井。

了解變頻器（VFD）的工作原理非常重要，因?yàn)樗鼈儚V泛用于交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中，例如變頻驅(qū)動(dòng)器用于電機(jī)控制，因?yàn)樗鼈兙哂懈鞣N各樣的特性。與傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相比，VFD具有更大的功能和操作能力。除了可調(diào)速度控制外，變頻器還提供相保護(hù)，欠壓保護(hù)和過壓保護(hù)。VFD的軟件和接口選項(xiàng)允許用戶以所需的水平控制電機(jī)。

變頻器的兩個(gè)主要特點(diǎn)是可調(diào)速度和軟啟動(dòng)/停止功能。這兩個(gè)特點(diǎn)使VFD成為控制交流電機(jī)的強(qiáng)大控制器。VFD主要由四部分組成; 那些是整流器，中間DC鏈路，逆變器和控制電路。

整流器：

這是變頻驅(qū)動(dòng)的第一個(gè)階段。它將交流電源從主電源轉(zhuǎn)換為直流電源。這部分可以單向或雙向的基礎(chǔ)上使用的應(yīng)用程序，如電機(jī)的四象限運(yùn)行。它利用二極管，可控硅，晶體管和其他電子開關(guān)設(shè)備。

如果使用二極管，轉(zhuǎn)換后的直流電源在使用可控硅時(shí)是不受控制的輸出，直流輸出功率由門控控制。三相轉(zhuǎn)換至少需要六個(gè)二極管，所以整流器單元被認(rèn)為是六個(gè)脈沖轉(zhuǎn)換器。

直流母線：

來自整流器部分的直流電力被饋送到直流鏈路。本部分由電容和電感組成，可以平滑波紋并存儲(chǔ)直流電源。直流鏈路的主要功能是接收，存儲(chǔ)和傳送直流電源。

變頻器：

該部分由晶體管，晶閘管，IGBT等電子開關(guān)組成，它接收來自直流鏈路的直流電，并轉(zhuǎn)換成交流電，送到電機(jī)。它使用調(diào)制技術(shù)等的脈沖寬度調(diào)制通過以改變輸出頻率用于控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度。

控制電路：

它由微處理器單元組成，執(zhí)行各種功能，如控制，配置驅(qū)動(dòng)器設(shè)置，故障條件和接口通信協(xié)議。它接收來自電機(jī)的反饋信號(hào)作為當(dāng)前的速度參考，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)電壓與頻率的比值來控制電機(jī)速度。

什么是變頻驅(qū)動(dòng)？

變頻驅(qū)動(dòng)器或VFD是通過施加變化的交流電源電壓頻率來控制感應(yīng)電機(jī)速度的方式。通過控制輸出交流頻率，可以根據(jù)要求以不同的速度驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這些變速驅(qū)動(dòng)器主要用于工業(yè)應(yīng)用，例如泵，通風(fēng)系統(tǒng)，電梯，機(jī)床驅(qū)動(dòng)器等。它本質(zhì)上是一種節(jié)能系統(tǒng)。因此第一個(gè)要求是產(chǎn)生VFD不同頻率的正弦波。

VFD采用的技術(shù)是什么？

交流輸出變頻的系統(tǒng)是根據(jù)需要來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。單相變頻逆變器更為常見，因?yàn)榇蠖鄶?shù)設(shè)備工作在單相交流電源。它由一個(gè)全波橋式整流器將230/110伏交流電轉(zhuǎn)換為大約300/150伏直流電。橋式整流器的輸出直流電平均由一個(gè)高值平滑電容器消除，以消除交流電的波動(dòng)。然后將該固定電壓DC饋送到由MOSFET（金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管）/ IGBT（隔離柵極雙極晶體管）晶體管形成的頻率產(chǎn)生電路。該MOSFET / IGBT電路接收DC并將其轉(zhuǎn)換為具有可變頻率的AC以控制器件的速度。

頻率變化可以通過電子電路或微控制器來實(shí)現(xiàn)。該電路改變施加到MOSFET / IGBT電路的柵極驅(qū)動(dòng)的電壓（PWM）的頻率。因此輸出端出現(xiàn)不同頻率的交流電壓。微控制器可以被編程來根據(jù)需要改變輸出的頻率。

VFD系統(tǒng)：

變頻器由交流電機(jī)，控制器和操作接口三部分組成。

盡管在某些系統(tǒng)中使用單相電機(jī)，但VFD中使用的交流電機(jī)通常是三相感應(yīng)電機(jī)。通常使用設(shè)計(jì)用于定速運(yùn)行的電機(jī)，但是一些電機(jī)設(shè)計(jì)在VFD中提供比標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)更好的性能。

控制器部分是固態(tài)電子功率轉(zhuǎn)換器電路，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)正弦波交流電。第一部分是具有全波整流器的AC-DC轉(zhuǎn)換器部分通常橋接三相/單相全波橋。然后使用逆變器開關(guān)電路將該DC中間器轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)正弦波AC。這里MOSFET / IGBT晶體管用于將直流轉(zhuǎn)換為交流。

逆變器部分將直流電轉(zhuǎn)換成三個(gè)交流電通道來驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)?？刂破鞑糠忠部梢栽O(shè)計(jì)為改善功率因數(shù)，減少諧波失真和對(duì)輸入交流瞬態(tài)的低靈敏度。