鉆機驅(qū)動設(shè)備與傳動系統(tǒng)

關(guān)于鉆機驅(qū)動設(shè)備與傳動系統(tǒng)第六章鉆機驅(qū)動設(shè)備與傳動系統(tǒng)驅(qū)動類型，典型驅(qū)動方案；工作機對驅(qū)動特性要求；柴油機驅(qū)動特性，柴油-液力驅(qū)動特性；電驅(qū)動特性：直流電動機機械特性，交流電動機機械特性；傳動系統(tǒng)的變速設(shè)計。教學內(nèi)容和課程基本要求第2頁,共71頁，2024年2月25日，星期天第六章鉆機驅(qū)動設(shè)備與傳動系統(tǒng)6.1石油機械常用動力裝置6.2石油鉆機液力傳動裝置6.3柴油機驅(qū)動鉆機工作特性6.4電驅(qū)動鉆機工作特性6.5傳動系統(tǒng)及其部件設(shè)計6.6傳動系統(tǒng)的變速設(shè)計第3頁,共71頁，2024年2月25日，星期天6.1石油機械常用動力裝置(1)驅(qū)動設(shè)備的特性指標①

適應(yīng)性系數(shù)KsMmax——動力機穩(wěn)定工作狀態(tài)時的最大扭矩；Me——動力機額定（標定）功率時的扭矩。Ks值大小表明動力機適應(yīng)外載變化的能力。值大，表明動力機過載能力大。第4頁,共71頁，2024年2月25日，星期天②速度范圍Rnmax——動力機最高穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速；nmin——動力機最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速。同一根軸上第5頁,共71頁，2024年2月25日，星期天

③動力機比質(zhì)量定義：每單位功率（kW）的質(zhì)量，用KG表示：

(kg／kW)G——動力機（包括必備的附件）的質(zhì)量，kg；Ne——額定功率，kW。第6頁,共71頁，2024年2月25日，星期天④燃料（能源）的經(jīng)濟性指提供同樣功率時所消耗的燃料費用。柴油機、燃氣輪機，以耗油率來表征；電動機則以耗電量、功率因數(shù)來表征。⑤使用經(jīng)濟性

除已特別指明的燃料經(jīng)濟性之外，使用經(jīng)濟性尚應(yīng)包括：對工作地區(qū)的適應(yīng)性、啟動性能、控制操作的靈敏程度、工作的可靠性、安全性、持久性及維護保養(yǎng)難易性等。第7頁,共71頁，2024年2月25日，星期天

表6-1石油機械常用驅(qū)動設(shè)備的適應(yīng)性系數(shù)和調(diào)速范圍的參考數(shù)值類型柴油機（中、高速）1.05～1.151.3～1.8柴油機-變矩器1.5～3.51.5～2.5直流電動機1.6～4.01.5～2.5交流電動機1.5～2.2（短期）1.5第8頁,共71頁，2024年2月25日，星期天（2）柴油機驅(qū)動的特點

柴油機是石油機械使用最廣泛的動力機械，主要是因為它具有以下的特點：①

不受地區(qū)限制，具有自持能力。無論寒帶、熱帶、高原、山地、平原、沙漠、沼澤、海洋，自帶燃料都可工作，這對勘探和開發(fā)新油田是非常重要的。②

產(chǎn)品系列化后，不同級別鉆機，可采用所謂“積木式”，即增加相同類型機組數(shù)目，以增加總裝機功率，從而減少柴油機品種。第9頁,共71頁，2024年2月25日，星期天③在性能上，轉(zhuǎn)速可平穩(wěn)調(diào)節(jié)，能防止工作機過載，避免出設(shè)備事故。裝上全制式調(diào)速器，油門手柄處于不同位置時，即可得到不同的穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速。當外載增加超過時，柴油機便超過外特性；④作為鉆機動力機，它也有不足之處，如：扭矩曲線較平坦，適應(yīng)性系數(shù)?。ǎ?，過載能力有限；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍窄（）；噪音大，影響工人健康；與電驅(qū)動比較，驅(qū)動傳動效率低，燃料成本高等。第10頁,共71頁，2024年2月25日，星期天(3)柴油機驅(qū)動特性

柴油機驅(qū)動特性就是柴油機自身的特性，包括外特性、負荷特性、調(diào)速特性和通用特性。①

外特性油泵齒條固定于供油量最大位置時外特性是正確選擇及合理使用發(fā)動機的基礎(chǔ)Z12V190B型柴油機外特性曲線

第11頁,共71頁，2024年2月25日，星期天②負荷特性定轉(zhuǎn)速下，ge,GT,tr,pk隨功率Ne而變化的規(guī)律，稱負荷特性，其中GT為每小時油耗。依據(jù)負荷特性，可確定動力機在定轉(zhuǎn)速下工作時的經(jīng)濟負荷，即耗油率最小的功率范圍。由坐標原點引射線與ge曲線相切，切點所對應(yīng)之功率即最經(jīng)濟的功率，因為該點Ne與ge比值最大。

Z12V190B型柴油機負荷特性曲線。

第12頁,共71頁，2024年2月25日，星期天③調(diào)速特性

在調(diào)速器起作用時，保持調(diào)速手柄位置一定，柴油機性能指標隨轉(zhuǎn)速或負荷變化的關(guān)系。由調(diào)速特性知，裝有全制式調(diào)速器的柴油機，負荷可以在很大范圍內(nèi)變化，而轉(zhuǎn)速則可維持＜5％的變化。調(diào)節(jié)油門手柄位置，可得到一系列形狀類似的調(diào)速線。

在選擇匹配和操作使用柴油機肘，都應(yīng)讓它在調(diào)速線上工作。若外載超過Me點，發(fā)動機將在超負荷工況下運行，動力性和經(jīng)濟性指標都會變壞，這是不利的。第13頁,共71頁，2024年2月25日，星期天④通用特性最內(nèi)層的等油耗率曲線表明發(fā)動機最經(jīng)濟的工作范圍。Z12V190B柴油機的通用特性曲線第14頁,共71頁，2024年2月25日，星期天(4)石油機械常用柴油機①

Z190系列鉆機柴油機濟南柴油機廠研制生產(chǎn)的Z190系列柴油機包括有Z8V190，Z8V190-1，Z8V190-2和Z812V190B，Z12V190B-1，Z12V190B-2等基本機型及相應(yīng)的配套機座（即帶有風扇、水箱和底架的動力機組，如PZ12V190B）。此外，還發(fā)展有能適應(yīng)不同環(huán)境、滿足不同性能要求的專用機型。

Z190系列柴油機是國產(chǎn)鉆機用動力機，也可用于固定發(fā)電、船舶、內(nèi)燃機車及其他工程機械。

第15頁,共71頁，2024年2月25日，星期天Z190系列柴油機基木型號與規(guī)格、主要技術(shù)參數(shù)

第16頁,共71頁，2024年2月25日，星期天②電驅(qū)動用柴油機

為滿足電動機對動力—柴油機發(fā)電機組的需要，濟南柴油機廠研制了一種新型1000kW的柴油機A12V190ZL。并以該機為原動機，開發(fā)了柴油發(fā)電機組。我國除卡特3500系列柴油機外，還大量使用底特律（DDC）公司的4000系列柴油機。第17頁,共71頁，2024年2月25日，星期天6.2石油鉆機液力傳動裝置石油鉆機傳動裝置有機械式的也有其他形式的，機械式如螺旋、齒輪、皮帶、鏈條、萬向軸等。石油機械功率大，工況特殊，有些制定了專用標準，如套筒滾子鏈，石油鉆機用萬向聯(lián)軸器等。但這些傳動裝置與一般機械相同。除此外，石油機械還常用液力傳動裝置如液力變矩器，液力偶合器等，本節(jié)主要介紹這些傳動裝置。第18頁,共71頁，2024年2月25日，星期天(1)液力偶合器液力偶合器的主動軸經(jīng)離心泵將能量傳給工作液，工作液又經(jīng)渦輪將能量傳給從動軸，即：第19頁,共71頁，2024年2月25日，星期天因此，液體通過它在離心泵和渦輪機中的循環(huán)流動，實現(xiàn)運動的連續(xù)傳遞和能量的連續(xù)轉(zhuǎn)換。液力偶合器主要由泵輪，渦輪、外殼和輸入輸出軸組成。第20頁,共71頁，2024年2月25日，星期天

柴油機－偶合器驅(qū)動主要優(yōu)點是：傳動柔性，可吸收震動與沖擊；渦輪軸可隨外載變化而自動變速，可防止工作機過載，即使外載增加導致渦輪制動，動力機（主動軸）仍可以某一轉(zhuǎn)速工作而不熄火。扭矩的計算式為：

——泵輪扭矩系數(shù)，一般由試驗求得；

——偶合器中傳能工作介質(zhì)密度；D——偶合器循環(huán)圓直徑；g——重力加速度；nB——泵輪轉(zhuǎn)速。第21頁,共71頁，2024年2月25日，星期天偶合器渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速的比值以表示，稱轉(zhuǎn)速比，即：偶合器輸出功率與輸入功率之比值，稱作偶合器效率，即偶合器只能在高轉(zhuǎn)速比（即）工況下工作，否則效率過低，功率損失大。液力偶合器只能傳遞扭矩，不能變矩，因此又稱液力聯(lián)軸器。第22頁,共71頁，2024年2月25日，星期天(2)液力變矩器（渦輪變矩器）

變矩器結(jié)構(gòu)如圖所示。導輪與外殼相連，是不轉(zhuǎn)動的，葉片大都為空間扭曲形狀。與偶合器相比，多了一個固定不動的導輪，性能便大不相同。當泵輪扭矩MB一定時，導輪可改變渦輪輸出扭矩MT，使得MT可以小于、等于或大于MB

。第23頁,共71頁，2024年2月25日，星期天

變矩器泵輪扭矩公式與偶合器相同，為：變矩器渦輪扭矩公式為：λT——渦輪扭矩系數(shù)；變矩器輸出扭矩與輸入扭矩的比值稱變矩系數(shù)：變矩器輸出功率與輸入功率的比值為變矩器的效率：第24頁,共71頁，2024年2月25日，星期天

液力變矩器依結(jié)構(gòu)特點可分為：a、按渦輪級數(shù)分：單級，如國產(chǎn)WB型；多級，如羅馬尼亞CHC型（3級）。b、按渦輪內(nèi)液流流向分：離心式、向心式、軸流式。液力變矩器類型圖（a）離心式（b）向心式（c）軸流式第25頁,共71頁，2024年2月25日，星期天YB900液力變矩器

YB900變矩器是北京石油勘探開發(fā)研究院機械所、大連內(nèi)燃機車研究所和四川石油管理局共同研制的單級充油調(diào)節(jié)離心液力變矩器，與PZ12V190B-1柴油機匹配，用以取代CHC750變矩器、MB820Bb柴油機，作為F320鉆機動力機組及國產(chǎn)深井、超深井機械驅(qū)動鉆機如ZJ32J-5和ZJ60L的動力機組。第26頁,共71頁，2024年2月25日，星期天YB900變矩器技術(shù)特性

輸入功率/kW（馬力）610（830）補償壓力/MPa0.13～0.25輸入轉(zhuǎn)速/（r/min）1200冷卻系統(tǒng)最大散熱量/（kCal/h）170000最高效率/%88～90輸出制動扭矩/Nm26000啟動變矩系數(shù)/K6.4工作油溫/℃70～100℃循環(huán)圈有效直徑/mm900外型尺寸/mm-第27頁,共71頁，2024年2月25日，星期天6.3柴油機驅(qū)動鉆機工作特性（1）絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵負載特點及對驅(qū)動特性的要求①絞車按絞車工作特點，對動力機組的要求是：a、能無級變速，以充分利用功率，速度調(diào)節(jié)范圍5～10。b、具有短期過載能力，以克服啟動動載、振動沖擊和輕度卡鉆。c、絞車工作時起停交替，要求動力傳動系統(tǒng)有良好的啟動性能和靈敏可靠的控制離合裝置。綜上，絞車驅(qū)動需要的是具有恒功率調(diào)節(jié)、能無級變速并具有良好啟動性能的柔性驅(qū)動。第28頁,共71頁，2024年2月25日，星期天②轉(zhuǎn)盤鉆井工藝對轉(zhuǎn)盤的工作有以下要求：a、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍R＝5～10。b、能倒轉(zhuǎn)、能微調(diào)轉(zhuǎn)速以處理事故。c、有限制扭矩裝置，防止過載扭斷鉆桿。

轉(zhuǎn)盤配備的功率是一定的，具有恒功率調(diào)節(jié)、能無級變速的柔性驅(qū)動、能充分利用功率，但鉆井工藝有時要求恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。第29頁,共71頁，2024年2月25日，星期天③鉆井泵鉆井泵一般都在額定沖次附近工作，負載的波動幅度也不大，因此對驅(qū)動系統(tǒng)的要求比絞車、轉(zhuǎn)盤都簡單。主要要求是：速度調(diào)節(jié)范圍R=1.3～1.5，以充分利用功率；允許短期過載，以克服可能出現(xiàn)的蹩泵。第30頁,共71頁，2024年2月25日，星期天（2）柴油機-機械傳動鉆機工作特性①機械傳動方案統(tǒng)一驅(qū)動、分組驅(qū)動和單獨驅(qū)動a、單獨驅(qū)動方案轉(zhuǎn)盤、絞車、鉆井泵三個工作機組，各由不同的動力機一對一或二對一地進行驅(qū)動，電驅(qū)動鉆機大都采用單獨驅(qū)動方案。

單獨驅(qū)動，傳動系統(tǒng)簡單、效率高；工作機間無機械形式的聯(lián)系，便于鉆機在井場進行平面布置。但裝機功率利用率低，動力機不能互濟。第31頁,共71頁，2024年2月25日，星期天b、統(tǒng)一驅(qū)動方案這種方案是轉(zhuǎn)盤、絞車、鉆井泵三工作機由2～4臺動力機并車統(tǒng)一驅(qū)動。

統(tǒng)一驅(qū)動裝機功率利用率高，可并車調(diào)劑各工作機不同的功率需要，動力機有故障時動力可互濟。但驅(qū)動系統(tǒng)復雜，傳動效率低，安裝找正困難。第32頁,共71頁，2024年2月25日，星期天c、分組驅(qū)動方案典型的分組驅(qū)動，將三個工作機分成兩組，絞車、轉(zhuǎn)盤為一組，鉆井泵為另一組，由動力機（柴油機或電動機）分別驅(qū)動，也稱為二分組驅(qū)動。

分組驅(qū)動的目的主要是：

i、兼有統(tǒng)一驅(qū)動利用率高和單獨驅(qū)動傳動簡單、安裝方便的優(yōu)點；

ii、現(xiàn)代深井、超深井鉆機采用7～9m高鉆臺，分組驅(qū)動可實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤、輔助絞車（貓頭軸）在高鉆臺上，而主絞車不上高鉆臺的方案；第33頁,共71頁，2024年2月25日，星期天iii、滿足叢式井鉆機對工作機平面布置的要求：轉(zhuǎn)盤、絞車在鉆臺上并可隨鉆臺一起作縱橫方向的移動，而鉆井泵組不必移動。因此轉(zhuǎn)盤、絞車同鉆井泵組不能有任何機械傳動方面的聯(lián)系，必須進行兩分組驅(qū)動。第34頁,共71頁，2024年2月25日，星期天②機械傳動鉆機的特點

鉆機機械驅(qū)動方案一般采用統(tǒng)一驅(qū)動或分組驅(qū)動。這需要將幾臺柴油機的動力合在一起，這就是并車，機械驅(qū)動的鉆機采用皮帶并車，早期使用E型三角膠帶，現(xiàn)在廣泛使用的是窄V三角膠帶。機械驅(qū)動鉆機的傳動方案依據(jù)鉆機的用途、鉆井深度、所采用的驅(qū)動類型及主傳動元件的不同而異。但是，任何一種鉆機其傳動系統(tǒng)的基本組成和所承擔的任務(wù)卻具有共性，都主要是由并車、倒車、減速增矩、變速變矩及轉(zhuǎn)換方向等幾部分所構(gòu)成，將一臺或幾臺驅(qū)動機組的動力及運動單獨地或統(tǒng)一地傳遞給各工作機，以滿足鉆井工作的需要。第35頁,共71頁，2024年2月25日，星期天a、并車現(xiàn)代機械驅(qū)動鉆機都采用兩臺以上驅(qū)動機組，因此存在并車問題。廣泛采用的并車方式是：柴油機直接驅(qū)動，膠帶并車傳動，如ZJ32J-2，ZJ45J；柴油機一液力驅(qū)動，鏈條并車傳動，如F-320，ZJ45，ZJ60L。第36頁,共71頁，2024年2月25日，星期天b、倒車轉(zhuǎn)盤需要倒車，絞車一般不需要倒車。倒車方案，花樣繁多，但究其實質(zhì)，不外以下幾種：

i、齒正車、鏈倒車（齒輪傳動正車、鏈傳動倒車）大慶130鉆機就是齒正車、鏈倒車，但1號機組本身不能倒車。有的鉆機，齒正車傳動副和鏈倒車傳動副安置在同一傳動箱的兩根平行軸上。

ii、雙錐齒輪正倒車這種方案適用于轉(zhuǎn)盤單獨倒車，需一個單獨的正倒車箱，齒輪鉆機常采用該方案。如ZJ130-3鉆機。第37頁,共71頁，2024年2月25日，星期天iii、錐齒輪倒車，短萬向軸水平傳動轉(zhuǎn)盤，可使鉆臺面寬敞；缺點是增加了一付角傳動。

iiii、鏈正車、齒倒車鏈條鉆機必須采用齒傳動倒車，如ZJ45鉆機等，倒車齒輪副即置于鏈條變速箱中，可不必另設(shè)倒車箱。第38頁,共71頁，2024年2月25日，星期天c、減速與變速鉆機動力機轉(zhuǎn)速高，而工作機轉(zhuǎn)速低，從動力機到工作機一般要經(jīng)過3～5次減速。另外，絞車和轉(zhuǎn)盤要求調(diào)速范圍為5～10。為充分利用功率，一般應(yīng)設(shè)4～6個機械擋，柴油機一變矩器驅(qū)動時，也應(yīng)設(shè)3～4個機械擋。動力機至鉆井泵無需變速，除泵本身已有一次減速外，在傳動系統(tǒng)中再設(shè)1～2次減速即可。第39頁,共71頁，2024年2月25日，星期天③機械驅(qū)動鉆機的起升特性對于機械驅(qū)動的鉆機，不能無級調(diào)速，只能由機械檔變換速度，考慮到傳動的復雜程度和操作要求，起升絞車一般設(shè)6個檔，前兩個檔用于處理事故，后4個檔用于正常鉆井。

第40頁,共71頁，2024年2月25日，星期天（3）柴油機—液力驅(qū)動鉆機工作特性①柴油機和變矩器的聯(lián)合工作特性第41頁,共71頁，2024年2月25日，星期天②柴油機—液力驅(qū)動鉆機的工作特點柴油機-變矩器驅(qū)動具有的下述優(yōu)越性：

a、隨外載變化能自動無級地變速變矩，驅(qū)動絞車時，可明顯提高鉆機起升工效。

b、使柴油機始終維持在經(jīng)濟合理的工況運行，即使外載增大，導致渦輪軸處于制動狀態(tài)時，柴油機也不會被蹩滅火。

c、K值大，使機組適應(yīng)外載變化能力大大增強，例如在高效區(qū)范圍內(nèi)K>2，（柴油機本身K<1.5）；在重載時，K值可高達3.5～4.0，解除事故、負載啟動能力強，操作平穩(wěn)。

第42頁,共71頁，2024年2月25日，星期天d、調(diào)速范圍展寬，在高效工作區(qū)內(nèi)，在重載、輕載都可以工作，只不過效率較低些。為了提高效率，設(shè)3～4個機械變速擋即可，這就簡化了傳動，又方便了操作，檔間還是無級調(diào)速，可充分利用設(shè)備功率。e、傳動平穩(wěn)柔和，吸收沖擊振動，延長機械設(shè)備壽命。f、減少并車損失，柴油機-變矩器并車比柴油機用膠帶直接并車要減少功率損失約3％，這是很可觀的。液力變矩器主要不足之處是效率偏低，最高效率一般為85％～90％，且效率隨渦輪軸轉(zhuǎn)速在很大范圍內(nèi)變化；純鉆進驅(qū)動泵時工效明顯低于機械傳動。此外，結(jié)構(gòu)比較復雜，還需要一套補償和散熱冷卻系統(tǒng)。第43頁,共71頁，2024年2月25日，星期天③柴油機一變矩器驅(qū)動鉆機的提升曲線根據(jù)柴油機-變矩器聯(lián)合工作的外特性及鉆機所配備的機械變速擋數(shù)，便可繪出鉆機提升載荷與提升速度之間的關(guān)系曲線，稱提升特性曲線或鉆機牽引特性曲線。一般鉆機說明書第44頁,共71頁，2024年2月25日，星期天6.4電驅(qū)動鉆機工作特性（1）電驅(qū)動設(shè)備的一般工作原理電驅(qū)動設(shè)備有直流電動機和交流電動機兩大類，其控制方式也有很大的差別。直流電動機有著很好的速度控制特性，在石油機械領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，一般采用SCR控制。交流電動機則因為不易調(diào)速，其應(yīng)用受到一定的限制，如今交流變頻技術(shù)的出現(xiàn)，使交流電動機得到了快速的發(fā)展。

第45頁,共71頁，2024年2月25日，星期天①直流電動機a、直流電動機的固有工作特性由電工學知，直流電機的轉(zhuǎn)速與電機扭矩的表達示為：式中：U為電源電壓，Re為電樞電阻，φ為電機磁通，Ce、CM為常數(shù)。第46頁,共71頁，2024年2月25日，星期天并激串激復激第47頁,共71頁，2024年2月25日，星期天b、直流電動機的調(diào)速特性i、電樞串電阻調(diào)速在電樞電路中串入電阻ii、降壓調(diào)速iii、弱磁調(diào)速實際上，常用綜合的方法，在低速段4，采用降壓調(diào)速，為恒扭矩調(diào)速，在高速段5，采用弱磁調(diào)速，為恒功率調(diào)速。

第48頁,共71頁，2024年2月25日，星期天②交流電動機a、交流電動機固有機械特性同步電動機具有特硬特性，異步電動機也具有硬特性。第49頁,共71頁，2024年2月25日，星期天b、交流電動機變頻調(diào)速的機械特性應(yīng)用AC變頻技術(shù)，通過變頻器向交流電動機提供頻率可調(diào)的交流電源，改變電源頻率，可得到人為特性-變頻調(diào)速機械特性，精確控制調(diào)節(jié)交流電動機的轉(zhuǎn)速，滿足鉆井裝備工作機對調(diào)速性能的要求。第50頁,共71頁，2024年2月25日，星期天（2）直流電驅(qū)動鉆機采用直流發(fā)電機-電動機組或可控硅整流電源供電的直流電動機可聯(lián)合應(yīng)用降壓法與弱磁法，以擴大調(diào)速范圍。調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁可降低電動機電樞供電電壓，使轉(zhuǎn)速自額定轉(zhuǎn)速往下降；減弱電動機勵磁，可使轉(zhuǎn)速自額定轉(zhuǎn)速往上升。第51頁,共71頁，2024年2月25日，星期天全波可控硅整流電源向電樞繞組供電，可實現(xiàn)降壓調(diào)速。不可控硅整流電源向勵磁繞組供電，可實現(xiàn)弱磁調(diào)速。

第52頁,共71頁，2024年2月25日，星期天

與機械驅(qū)動（MD）相比較，可控硅整流驅(qū)動（SCR）具有如下優(yōu)越性：

i、直流電動機具有人為軟特性。調(diào)速范圍寬，R一般為2.5～5。超載能力強，超載系數(shù)K一般為1.6～2.5。因具有無級調(diào)速的鉆井特性，可提高鉆井效率。

ii、極大地簡化了機械傳動系統(tǒng)，提高了傳動效率，如從動力機軸到絞車輸入軸的傳動效率可達86％，比MD驅(qū)動約高11％。

iiii、柴油機交流發(fā)電機組中的柴油機始終處于最佳運轉(zhuǎn)工況（額定轉(zhuǎn)速、載荷自動均衡分配），比MD可節(jié)省燃料18％～20％；大修周期延長80％，柴油機使用壽命延長。

v、并聯(lián)驅(qū)動，動力可互濟，動力分配更靈活合理。

vi、SCR驅(qū)動便于鉆機的平面和立體布置，且維護費用僅為MD驅(qū)動的30％；自動化程度較高，使用更安全可靠。第53頁,共71頁，2024年2月25日，星期天（3）交流變頻鉆機

AC-AC是鉆機最早采用的驅(qū)動方式。由于交流電動機具有硬特性，不能滿足鉆機工作機對調(diào)速的要求，隨著DC-DC和SCR驅(qū)動型式的發(fā)展，使AC-AC驅(qū)動型式失去了競爭力。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速已發(fā)展成為一門成熟的交流變頻技術(shù)，已使交流電動機的調(diào)速控制性能達到了直流電動機調(diào)速控制性能的水平。此外，和直流電動機相比，交流電動機沒有整流子、碳刷等活動部件，防爆要求低，無須維護，安全可靠；單機容量大，體積小、質(zhì)量輕，價格便宜等明顯優(yōu)點。因此，隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，先進、成熟的交流變頻器系列產(chǎn)品的問世和應(yīng)用，使AC變頻驅(qū)動鉆機和頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)，比SCR直流電驅(qū)動型式具有明顯優(yōu)勢，必將成為電驅(qū)動鉆機的發(fā)展方向。第54頁,共71頁，2024年2月25日，星期天

①交流變頻電驅(qū)動基本工作原理

交流電動機轉(zhuǎn)速關(guān)系式為，改變p、s或f都可以改變轉(zhuǎn)速，但最好調(diào)速方法是改變輸入的電源頻率f。為此，需要一個輸出頻率及電壓均可調(diào)，并具有良好控制性能的變頻電源。交流變頻電驅(qū)動系統(tǒng)由交流電源、交流變頻器和交流電動機組成。對于石油鉆機，交流電源主要是柴油機交流發(fā)電機發(fā)出的交流電（380V～600V）。第55頁,共71頁，2024年2月25日，星期天②交流變頻電驅(qū)動的特點a、能精確控制電動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使鉆機的絞車、轉(zhuǎn)盤實現(xiàn)無級變速；可實現(xiàn)恒功率調(diào)速，調(diào)速范圍寬，大大簡化了機械變速機構(gòu)。低速性能好，能以極低速度恒扭矩輸出，對處理鉆井事故、側(cè)鉆修井、小泥漿流量作業(yè)及優(yōu)選參數(shù)鉆井極為有利。當電動機轉(zhuǎn)速為零、處于制動狀態(tài)時，可保持最大扭矩、靜懸鉤載。

b、具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速限定功能，可防止扭斷鉆桿柱、損壞傳動機件。變頻器對電動機有過載、過熱、過電流保護性能。

c、電動機短時超載能力強（1.5～2倍），可帶載平穩(wěn)啟動。下鉆時可實現(xiàn)對電網(wǎng)能量反饋，減少制動裝置的能量損耗，節(jié)約能源。

d、交流電動機效率高達96％（直流電動機為91％），沒有碳刷換向器，不須制成防爆型，不須管道強制冷卻，維護費用低，易于操作管理，可靠性高，安全性好。

e、容易實現(xiàn)自動化控制，提高鉆井自動化水平。第56頁,共71頁，2024年2月25日，星期天③交流變頻驅(qū)動絞車的特性JC30DB型交流變頻電驅(qū)動絞車起升特性曲線在頻率0～21Hz范圍內(nèi)，絞車是恒轉(zhuǎn)矩輸出，起升大鉤速度在0～0.3