海洋钻井平台电控系统自动化设计要点分析.docx

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1、海洋钻井平台电控系统自动化设计要点分析 摘 要：海洋资源是亟待开发的处女地，随着我国经济的快速发展对于石油等传统化石能源的需求在不断的加强，而我国陆上油气资源相对稀缺因此做好海洋油气资源的开发就成为了现今乃至今后一段时间我国油气资源开发的重要方向。海洋平台钻井作业是实现海洋油气资源开采的重要途径，我国自实现对于海洋平台钻井作业自主研发以来主动推动海洋平台钻井作业的自动化和信息化建设，加强海洋平台钻井作业中的自动化水平，提高海洋平台钻井作业效率和开采实力。文章在分析海洋平台钻井作业特点的基础上对海洋平台钻井电控的设计进行分析阐述。 关键词：海洋平台钻井作业；电控；设计 前言 新世纪以来我国对于油

2、气资源的需求在不断的增加，为满意国内日益高涨的石油需求，我国加强对于我国海疆内油气资源的勘探与开采.新世纪以来，我国海洋油气资源开采量在全国油气开采量的比重在不断的增加。这一趋势为海洋平台钻井设备的发展供应了良好的机遇。海洋钻井平台是大型化、困难化的大型成套设备，其内部包含有起升系统、旋转系统、钻井液循环系统以及传动系统等，是各种系统的有机结合体。为实现各系统功能海洋钻井平台须要一套平安、高效、牢靠的电控系统。相比于陆地钻井作业系统，海洋钻井平台的电控系统在设计、制造方面有其特别性，其对于平安性、牢靠性有着更高的要求。本文将以海洋钻井平台中运用较为广泛的73DBF钻机为例对海洋钻井平台的电控系

3、统设计中的要点进行探讨。 1 海洋钻井平台电控系统的组成 海洋钻井平台是各系统组成的困难集合体，在海洋钻井平台电气传动限制系统的组成中其主要分为3大部分。以柴油发电机组或是高压电网所组成的海洋钻井平台动力限制系统、以直流或是沟通调速所构成的海洋钻井平台各系统设备的传动限制系统、以照明等所组成的MCC限制系统，上述3大系统是海洋钻井平台的电控系统的主要组成部分，其对于海洋钻井平台的正常运行起着极为重要的作用。 1.1 海洋钻井平台电控系统中的动力限制系统 海洋钻井平台中的动力系统中多数采纳的是多台柴油沟通发电机组所组成的。在海洋钻井平台柴油发电机组的限制中，须要完成对于柴油发电机组的调速、调压以

4、及继电爱护、功率限制等多项功能，海洋钻井平台动力系统所输出的电压为600V，电网的频率为50Hz或是60Hz，在海洋钻井平台的电控系统中，对于海洋钻井平台中的柴油发电机组进行调速时主要采纳的是电液型或是电动型的柴油机组电子调速器，通过电控系统的限制完成对于海洋钻井平台中所运用的柴油发电机组进行调整限制。在对海洋钻井平台所采纳的发电机组进行调压时其主要采纳的是无刷励磁调压方法，这一调压方法中的调整器采纳的是晶闸管，通过晶闸管的整流运用集成电路完成脉冲触发并通过PID的限制方式完成对于海洋钻井平台所运用的发电机组的电压调整，在PID限制中形成了对于电压、励磁电流和无功重量等的3个闭环限制电路，从而

5、有效的实现对于海洋钻井平台所采纳的柴油发电机电压恒定以及无功的比例安排。 1.2 海洋钻井平台电控系统中的电气传动限制系统 在海洋钻井平台中的电气传动限制系统中，通过将海洋钻井平台中柴油发电机组所发出的AC600V电源输送至电气限制柜中，通过SCR晶闸管组件的变压将其变换为0-750V的直流电，依靠直流电来对海洋钻井平台中所采纳的泥浆泵车、绞车、转盘等进行驱动。对于SCR晶闸管的限制依靠海洋钻井平台电控系统中所采纳的计算机和PLC来实现。海洋钻井平台电气驱动限制系统采纳的是速度闭环限制方式，在海洋钻井平台电气传动限制系统中设置有相应的故障监控模块，能够对海洋钻井平台电气传动限制系统中出现的故障

6、进行实时的监控。海洋钻井平台电气传动限制系统中所采纳的沟通调速传动限制方式与直流限制不同的是其对SCR晶闸管整流后的直流电采纳IGBT逆变后采纳AC600V频率5-60Hz的沟通电来完成对于海洋钻井平台中的泥浆泵、绞车、转盘等进行限制。在这一限制方式中，对于整流环节中可以通过计算机或是PLC来完成限制，对于IGBT逆变后运用PWM方式来进行调制，通过引入频率闭环限制方式，实现变频变压调速。在对整流和逆变两个环节都采纳计算机来对其进行限制，当须要进行反转驱动时仅通过变更相序即可完成，而无需对主电路进行切换。 1.3 海洋钻井平台电控系统中的MCC系统及低压配电系统 海洋钻井平台中的钻机模块和钻井

7、支持模块所采纳的正常电源和应急电源都须要配置足够的电容和沟通电机启动供电回路。 2 海洋钻井平台电控系统自动化设计要点分析 海洋钻井平台电控系统自动化设计能够有效的增加海洋钻井平台的自动化限制水平，提高海洋钻井平台的工作效率及工作的牢靠性。在海洋钻井平台电控系统自动化设计中，对于海洋钻井平台中的自动送钻采纳的是基于自适应FuzzyPID限制算法，结合西门子S7-300PLC和变频器的限制方式，对海洋钻井平台中的自动送钻在多数状况下都处于10Hz以下的低速，为了有效增加海洋钻井平台自动送钻系统的限制精度，须要运用带有速度传感器的矢量限制。在海洋钻井平台自动送钻的限制方案中，通过气压环、速度环和钻

8、压环等三个环节实现对于自动送钻过程中的限制。在海洋钻井平台软扭矩限制中，通过利用自动化技术实施检测电机的扭矩和速度，从而对海洋钻井平台工作中井下部件的运行趋势进行提前的预料，依据预料的趋势系统来推断是否须要进行补偿及补偿量的大小，用以实现对于海洋钻井平台钻头扭矩的补偿。对于海洋钻井平台中所运用软泵的自动化限制中，由于须要对多台井泵的泵速进行独立调整限制，一旦限制不当导致各泵的活塞运动不协调，泵压叠加上升将会使得海洋钻井平台管路中的钻井液产生较大的压力波动，从而会对泵本身造成较大的冲击增加了高压钻井泄露的危急性。此外，钻井液压力波动加剧将会对信号的传输造成极大的影响，会造成随钻技术的限制失误及偏

9、差，从而对海洋钻井平台的钻井造成极大的影响。此外，海洋钻井平台钻井过程中钻井液猛烈冲击会使得松软地层产生掉块或是塌方从而造成严峻的井下事故。 为做好对于海洋钻井平台电控系统自动化限制，在海洋钻井平台电控系统中采纳谐波治理技术，用以抑制海洋钻井平台发电系统中所产生的大量谐波，提高海洋钻井平台电控系统的供电质量。在谐波抑制中可以通过采纳有源滤波器瞬时无功功率法与数据处理器相结合的方式形成相应的电子谐波抑制装置，从而对海洋钻井平台发电系统中所产生的谐波进行消退和抑制。海洋钻井平台在海面上会受到海浪、海风的作用而产生肯定的升沉运动，这一升沉运动会对海底钻头位置和钻井的钻压产生极大的影响。主动式升沉补偿

10、技术能够有效的对海洋钻井平台的升沉动作进行补偿，这一系统在动作的过程中通过钻绞车上的动力系统来实现对于绞车滚筒转速的限制，来实现对于钢丝绳的运动限制，从而实现海洋钻井平台的升沉补偿。海洋钻井平台电控系统自动化限制中依靠传感器对平台运动进行检测并将检测到的信息反馈到船体限制系统中计算出海洋钻井平台的升沉量以及升沉的速度，并依据这一數据来限制海洋钻井平台升沉补偿。 3 结束语 海洋钻井平台电控系统自动化对于提高海洋钻井平台的自动化限制水平有着极为重要的意义。上文中所介绍的海洋钻井平台电控系统自动化限制已经渐渐地应用于海洋钻井平台中并取得了良好的应用效果，随着电子技术的不断进步应当主动加强海洋钻井平

11、台电控系统的探讨，从而最大限度地提高海洋钻井平台的运行效率和运行平安。 参考文献 1高斌.DeltaV数字式自动化限制系统在海洋钻井平台上的应用J.中国科技纵横，2022：166. 2刘继东，王殿龙.新型海洋钻井平台平安自动化系统网络解决方案的探讨J.计算机测量与限制，2002，10：313-315. 3杨松山，李仲兰.半潜式海洋钻井平台恒钻压限制系统试验探讨J.机械工程与自动化，2022：136-137. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页