附加 使用举例

1、F.1 台灯调光电路 附加 实用举例 F.2 直流驱动电动钻机系统 F.3 交流驱动电动钻机系统 220V S RL L C0 104/4004/400V C2 104/4004/400V C1 104 4 100m mH VS BT169 VD DB3 RP 470K R1 1K R2 100 交流调压实例：台灯调光电路原理图交流调压实例：台灯调光电路原理图 VD双向二极管，正反向击穿电压约为双向二极管，正反向击穿电压约为32V，维持电压约为，维持电压约为27V； LC0LC滤波，以减少来自外部或影响外部的干扰信号；滤波，以减少来自外部或影响外部的干扰信号；R2C2过过 压吸收电路，能防压吸

2、收电路，能防VS误导通。误导通。 F.1 台灯调光电路 F.2 直流驱动电动钻机系统 F.2.1 直流驱动控制系统 该系统就是控制由6只晶闸管组成的三相全 控整流桥，使之输出的直流电压平均值按要 求进行变化。 每套系统包括三相整流桥三相整流桥、接触器控制逻接触器控制逻 辑辑、直流控制组件直流控制组件、浪涌抑制保护电路浪涌抑制保护电路和皮皮 带轮滑动防护电路带轮滑动防护电路等，整个直流控制单元安 装在一个柜中，称为SCR柜。（整流柜） 一、SCR柜中的电器 柜中除了整流桥整流桥外，还包 含了断电器断电器、电流互感器电流互感器、 脉冲变压器脉冲变压器、霍尔效应元件霍尔效应元件 HED等，以及晶闸管

3、控制模晶闸管控制模 块及相关元件块及相关元件、交直流母线交直流母线 、电压表和电流表面板电压表和电流表面板、晶晶 闸管整流桥风机启动器闸管整流桥风机启动器、直直 流输出接触器流输出接触器等。 下面对整流桥总体电路做 一介绍。 二、整流桥主电路分析 1浪涌抑制电路浪涌抑制电路 RLC滤波电路可减弱浪涌电流影响。但通常 仍需浪涌抑制电路。3个压敏电阻MOV1，2，3以 及带有微动开关的熔断器F1，2，3组成浪涌抑制 电路。 正常时，面板上“SSP ON”（浪涌抑制电路 正常），任一相熔断，则该灯熄灭。 浪涌抑制电路原理图浪涌抑制电路原理图 FUSE MICORO SW ABC F41 60A F4

4、2 60A F43 60A L04 SSP ON (OFF INDICATES FAILURS) MOV1 MOV2 MOV3 TDL01-02 TDL01-01 SEE SHEET1 ABC 1 FC+ FC+ G K 02 03 01 1m m f 25 W W 33 W W H.S.H.S. C+ SCR FMSC+ 1 FB+ FB+ G K 02 03 01 1m m f 25 W W 33 W W H.S.H.S. B+ SCR FMSB+ 1 FA+ FA+ G K 02 03 01 1m m f 25 W W 33 W W H.S.H.S. A+ SCR FMSA+ G K 0

5、2 03 01 1m m f 25 W W 33 W W H.S.H.S. C- SCR 1 FC- FC- FMSC- G K 02 03 01 1m m f 25 W W 33 W W H.S.H.S. B- SCR 1 FB- FB- FMSB- G K 02 03 01 1m m f 25 W W 33 W W H.S.H.S. A- SCR 1 FA- FA- FMSA- 06-04 TO PLC CUBICLE FROM TB05-06 SEE SHEET1 3.33ms 20ms MOUNTED ON TEMP1 A(+) HS MOUNTED ON A(-) HS TEMP2

6、DC MODULE SEE SHEET1 DC MODULE BUS 上图为三相全控桥整流主电路，其中： TEMP1、TEMP2是两个热敏元件，各装 在A+晶闸管和A-晶闸管的散热器上。当晶闸 管结温125时，热敏元件动断触点断开。 每只晶闸管串联了两个并联的熔断器（ 如FC+与FC+并联），一个是快熔（防浪涌电 流），另一个是普通熔断。 每只晶闸管并联有RC吸收电路，以防过 压及过流。 脉冲变压器可输出强脉冲。 整流输出电压可在0750V之间调节。 2断电器断电器 主触点用于隔离晶闸管整流桥与交流母线。 另有两个动合辅助触点，一个接通面板上的 “SCR ON”（晶闸管导通）和“SSP ON”

7、（浪 涌抑制电路正常），另一个将-14 V电源信号 输至PLC。 断电器有一个欠压跳闸线圈（UV Trip）， 正端接+14V，负端经几个动断触点接-14V， 这几个动断触点在下列任一状态下都能断开。 保护晶闸管的熔断器熔断时，熔断器上的 柱塞挤压连杆，使与线圈串联的微动开关断开 。 晶闸管A+、A-的散热器上分别装有热敏 元件TEMP1、TEMP2，当晶闸管结温125 时，热敏元件的动断触点断开。 紧急停机时，司钻控制台上的紧急动断按 钮断开，切断欠压线圈电源。 3电流互感器电流互感器（图中未标注） 在晶闸管交流侧晶闸管交流侧有3个电流互感器CT1、CT2 和CT3，用来检测流入晶闸管的电流

8、。电流互 感器的输出信号被整流后作为电流反馈信号加 在直流组件上，并驱动直流控制面板上的直流 电流表，显示整流桥输入电流的大小。 4脉冲变压器脉冲变压器 用于传输和变换晶闸管触发脉冲，使使15V 变化的触发电路脉冲变换为从变化的触发电路脉冲变换为从-6V到到+37V变化 的门极脉冲。该变压器还用来隔离主电路和隔离主电路和 触发电路触发电路，确保电路的安全，并进行阻抗匹 配。 5霍尔效应元件霍尔效应元件HED HED是一个半导体器件，用来测量直流电测量直流电 流流。HED安装在软磁铁芯的气隙中，一根被 测电流粗导体（即电动机主电路）通过铁芯 ，在铁芯中产生磁通。 220V36V VD11VD14

9、 C7C6 R15 + R18 VD8 VD9 R14VD7 C5 R16 V7 V8 VD6 R12 V5 R11 R10 C4 V6 VD5VD10 VD15 B TP C3 R9 A VD4 R17 V4 R6 R7 R8 RP1 C2 R5 RP2 R3 R4 VD2 VD1 C1 R1 R2 TS R O VS X 15V 接封锁信号接封锁信号 15V Y uCO uP I1C uTS +15V +15V Q （锯齿波形成和脉冲移相环节）（锯齿波形成和脉冲移相环节） V1 V3 V2 HED还有两个线圈，一个通入160mA控制 电流（IH+和IH-）产生磁通，另一个输出信 号电压VH

10、。VH大小与磁感应强度B成正比， 即与被测电流成正比。所以VH大小反映电动 机电流的数值。 02004001000800600 0.1 0.2 0.5 0.4 0.3 VH,V IH,A 三、直流控制单元 在直流控制单元（直流控制单元（DC组件）组件）中安装着控制 晶闸管的电子线路，其中有触发器触发器和直流调直流调 节器节器，它们组成一个具有反馈环节的自动控 制系统，能自动地按来自司钻控制台的指令 调节电动机的转速和转矩。直流控制单元还 包括绞车能耗制动控制绞车能耗制动控制及零位联锁保护零位联锁保护等电 路。 1直流调节器直流调节器 直流调节器是一个按司钻控制台指令自动自动 调节电动机转速和转

11、矩调节电动机转速和转矩的控制电路。 调节器输出控制晶闸管的触发信号，其输 入信号包括速度给定速度给定(SPEED REF)、速度反馈速度反馈 (SPEED FEEDBACK)和电流反馈电流反馈。晶闸管传 动系统由两个调节环调节环组成，外环为电压电压(速度速度) 环环，内环为电流电流(转矩转矩)环环。来自司钻控制台的 速度给定与速度反馈信号叠加产生速度指令 ，该指令经速度调节器Z7调节以后与电流反 馈信号相加而产生触发给定信号，再送入触 发器(FIRING CCTS)。触发器产生触发脉冲 (PULSES)，控制晶闸管导通时间，改变晶闸 管直流输出电压，从而调节电动机的转速和 转矩。 速度反馈速度

12、反馈 速度速度 速度速度 给定给定 电流电流 给定给定 Z7Z8 速度速度 调节器调节器 电流电流 调节器调节器 励磁励磁 发电机发电机 触发器触发器 串励串励 并励并励 101 102 直流调节器直流调节器 速度反馈速度反馈 M1 K1K2 M2 K3K4 M3 K6K7 脉冲脉冲 触发触发 电流电流 互感器互感器 断断 电电 器器 速度给定 速度给定信号由司钻控制台确定，司控台 上装有速度给定手轮，手轮与电位器相连接 。当手轮从关断位置顺时针旋转到最大位置 时，直流组件的速度给定可输出08V的直流 电压信号。速度给定信号有绞车绞车DW转盘转盘 RT、钻井泵钻井泵MPl、钻井泵钻井泵MP2、

13、脚控脚控等给定 信号，分别控制绞车DW、转盘RT、钻井泵 MP的速度。速度给定受到使能电路使能电路的控制。 速度反馈速度反馈 速度速度 速度速度 给定给定 电流电流 给定给定 Z7Z8 速度速度 调节器调节器 电流电流 调节器调节器 励磁励磁 发电机发电机 触发器触发器 串励串励 并励并励 101 102 直流调节器直流调节器 速度反馈速度反馈 M1 K1K2 M2 K3K4 M3 K6K7 脉冲脉冲 触发触发 电流电流 互感器互感器 断断 电电 器器 电流反馈 电流反馈信号来自晶闸管整流桥三相交流 侧的电流互感器电流互感器，这是因为电动机转矩直接 与电枢电流成正比（TCMFIa），而晶闸管

14、的交流输入电流大小又与电动机的电枢电流 近似成正比。因此，用晶闸管三相交流侧电用晶闸管三相交流侧电 流互感器中的电流模拟电动机转矩流互感器中的电流模拟电动机转矩，作为转 矩反馈信号。 速度反馈速度反馈 速度速度 速度速度 给定给定 电流电流 给定给定 Z7Z8 速度速度 调节器调节器 电流电流 调节器调节器 励磁励磁 发电机发电机 触发器触发器 串励串励 并励并励 101 102 直流调节器直流调节器 速度反馈速度反馈 M1 K1K2 M2 K3K4 M3 K6K7 脉冲脉冲 触发触发 电流电流 互感器互感器 断断 电电 器器 速度反馈 速度反馈信号是电动机转速的模拟信号。 对于并励并励(SH

15、UNT)电动机，转速近似与电枢电动机，转速近似与电枢 电压成正比电压成正比；而对于串励串励(SERIES)电动机，电动机， 速度是电枢电压与磁通之比的函数速度是电枢电压与磁通之比的函数，而磁通 又是电枢电流的函数，所以只要将电动机两 端电压U与磁极磁通F在一个除法器中相除， 所得之商即为与电动机转速成正比的速度反 馈信号。？ 速度反馈速度反馈 速度速度 速度速度 给定给定 电流电流 给定给定 Z7Z8 速度速度 调节器调节器 电流电流 调节器调节器 励磁励磁 发电机发电机 触发器触发器 串励串励 并励并励 101 102 直流调节器直流调节器 速度反馈速度反馈 M1 K1K2 M2 K3K4

16、M3 K6K7 脉冲脉冲 触发触发 电流电流 互感器互感器 断断 电电 器器 2脚踏速度控制脚踏速度控制 脚踏速度控制仅用于绞车脚踏速度控制仅用于绞车。为了提高效率 ，用脚踏速度控制使绞车电动机快速运转。 当司钻开始起钻时，首先少许转动手轮，使 绞车处于拉紧猫头的转速拉紧猫头的转速，然后司钻踩下脚 控器，脚控器迅速取代手轮给定，绞车迅速 提升。当绞车提升到所需位置时，司钻把脚 从脚控器上移去，脚控器给定为零，手轮给 定重新起控制作用，电动机转速又回到拉紧 猫头的数值。 3零位联锁保护零位联锁保护 直流控制单元中有零位联锁保护环节，这 环节用来防止电动机在高电压下突然启动。 如果使能电路使能电路

17、信号在速度给定信号较高(较负) 的状态下切换到-14V，零位联锁环节使速度 给定信号无效。因此，司钻在切换工况指配司钻在切换工况指配 开关以前，必须将手轮转到零位开关以前，必须将手轮转到零位。这样当指 配开关切换到某一工况以后，相应的调节手 轮才起控制作用。 4电流限制电路电流限制电路 电流限制电路是为了防止速度给定信号不 当而引起过电流，可防止由于直流电动机负 载过大而引起柴油发电机组过载。功率限制 信号来自在线发电机控制柜中的功率限制盒 。 5晶闸管触发电路晶闸管触发电路 触发电路为晶闸管整流桥提供触发脉冲， DC组件中共有6个相同的触发电路，分别触发 6只晶闸管。 6手动操作手动操作 在

18、调试期间，经常要在不对电动机供电的 情况下对SCR桥进行调压试验，手动操作电路 可实现此目的。将手动开关置于接通位置时 ，接到使能电路使能电路的-14V电源被切断(参见图 11-13)，而将手动电位器连接到调节电路，通 过旋转RM实现控制SCR桥的触发脉冲信号。 这时由于指配接触器断开，直流电动机得不 到供电电源。 F.2.2 直流驱动系统运行状态的控制 电动钻机驱动系统运行状态的控制是指驱 动控制柜对绞车、转盘和钻井泵驱动电动机 的运行状态进行控制。在直流驱动控制系统 中，驱动电动机为直流电动机，其控制由直 流驱动柜完成，主要包括控制电动机的正、控制电动机的正、 反转运行反转运行；控制电动机

19、的启动、停止和转速控制电动机的启动、停止和转速 ；采用电磁制动方法缩短电动机停转时间采用电磁制动方法缩短电动机停转时间等 。 以ZJ50D、ZJ70D电动钻机为例。 一、直流驱动系统 整个驱动系统共有7台直流电动机，由4个 SCR柜控制。 SCR 1SCR 2SCR 3SCR 4 DWB 2 4 6 8 A1 A2 1 3 5 7 DWB DWS 1K5 FF F K1K6K1K6K3K4K1K6 FFF 2 4 6 8 1 3 5 7 DWA A1 A2 DW 2K5 FWD REV DWDB K1 K2 T B TB DWDB DWDB RES 0.16OHM 3EA （绞车驱动系统主电路

20、）（绞车驱动系统主电路） 每个电动机负载可在两个SCR柜中任选一个 来驱动，即一个负载在同一时间只能选择一 个SCR柜供电，进行调速控制。 SCR 1SCR 2SCR 3SCR 4 MP1B AAA FF F K2K7K2K7K2K7K2K7 （钻井泵驱动系统主电路）（钻井泵驱动系统主电路） FF F MP1A AAA MP2B AAA FF F FF MP2A AAA F 在直流电动机驱动系统中，SCRl柜可驱动 绞车DWB和钻井泵MPl，SCR2柜可驱动绞车 DWA、转盘RT和钻井泵MPl，SCR3柜可驱动 绞车DWB、转盘RT和钻井泵MP2，SCR4柜可 驱动绞车DWA和钻井泵MP2。它

21、们的指配关 系由司钻控制台上的SCR指配开关选择。司钻 控制台上的指配开关的选择位置可决定驱动 主电路中指配接触器的通断，指配接触器串 接在SCR柜和直流电动机之间的主电路中，以 控制SCR柜与电动机之间的指配关系。 这样做的目的是相互后备相互后备。 SCR 1SCR 2SCR 3SCR 4 DWB 2 4 6 8 A1 A2 1 3 5 7 DWB DWS 1K5 FF F K1K6K1K6K3K4K1K6 FFF 2 4 6 8 1 3 5 7 DWA A1 A2 DW 2K5 FWD REV DWDB K1 K2 T B TB DWDB DWDB RES 0.16OHM 3EA （绞车驱

22、动系统主电路）（绞车驱动系统主电路） SCR 1SCR 2SCR 3SCR 4 MP1B AAA FF F K2K7K2K7K2K7K2K7 （钻井泵驱动系统主电路）（钻井泵驱动系统主电路） FF F MP1A AAA MP2B AAA FF F FF MP2A AAA F 在每台电动机主回路中都安装一只霍尔效 应元件HED，以便对每台电动机的电流进行 检测，并将检测结果在控制电路中比较放大 ，如检测出带同一负载的两台电动机电流不如检测出带同一负载的两台电动机电流不 同时，表明它们受力不相同，需要由控制电同时，表明它们受力不相同，需要由控制电 路进行平衡调节路进行平衡调节。调节无效时切断主回路

23、电 源，以防受力较大的电动机过载，同时也避 免了由于受力不同而产生的运行性能上的差 异。 在每个SCR柜的正端输出线上也装有霍尔效 应元件HED，检测该SCR柜的电流，将检测 结果送入直流控制单元，作为电流反馈信号 ，对触发脉冲进行控制，同时送往SCR柜面板 上的电流表进行显示。 1绞车驱动系统绞车驱动系统 绞车由两台直流电动机驱动，分别为DWA 和DWB。绞车DWA通过指配开关控制接触器 ，以选择SCR2柜或SCR4柜为其供电。绞车 DWB也通过指配开关确定驱动柜SCRl柜或 SCR3柜。（互为备用）（互为备用） SCR 1SCR 2SCR 3SCR 4 DWB 2 4 6 8 A1 A2

24、1 3 5 7 DWB DWS 1K5 FF F K1K6K1K6K3K4K1K6 FFF 2 4 6 8 1 3 5 7 DWA A1 A2 DW 2K5 FWD REV DWDB K1 K2 T B TB DWDB DWDB RES 0.16OHM 3EA （绞车驱动系统主电路）（绞车驱动系统主电路） 绞车的正反转控制绞车的正反转控制 绞车的正反转由电动机DWA实现。正转时 ，接触器的两个FWD触点闭合，REV触点断 开；反转时，FWD触点断开，REV触点闭合 。可见，绞车的正反转只是改变电动机电枢 电流方向，而励磁电流方向不变。由电动机 转矩公式知： aM ICTF 在磁场不变的情况下，

25、只要改变Ia方向，电 动机电磁转矩T的方向也改变，于是电动机在 T的作用下，旋转方向也随之改变。 SCR 1SCR 2SCR 3SCR 4 DWB 2 4 6 8 A1 A2 1 3 5 7 DWB DWS 1K5 FF F K1K6K1K6K3K4K1K6 FFF 2 4 6 8 1 3 5 7 DWA A1 A2 DW 2K5 FWD REV DWDB K1 K2 T B TB DWDB DWDB RES 0.16OHM 3EA （绞车驱动系统主电路）（绞车驱动系统主电路） 正转正转反转反转 绞车的能耗制动绞车的能耗制动 绞车DWA在起钻过程中，电动机拖动负载 运行在电动状态。当游车上升到

26、预定高度时 ，为迅速降低电动机转速，采用能耗制动能耗制动， 即产生与电动机转速相反的电磁力矩，使电 动机转速快速下降。 DWA在制动状态下工作时，切断SCR供电 电源，此时绞车励磁电源(FIELD SUPPLY)向 DWA励磁绕组供电，DWA电枢绕组经接触器 Kl和K2串接制动电阻，电动机将吸收转轴上 的机械能，然后将其转换成电能，经电阻以 热能形式消耗掉。 SCR 1SCR 2SCR 3SCR 4 DWB 2 4 6 8 A1 A2 1 3 5 7 DWB DWS 1K5 FF F K1K6K1K6K3K4K1K6 FFF 2 4 6 8 1 3 5 7 DWA A1 A2 DW 2K5 F

27、WD REV DWDB K1 K2 T B TB DWDB DWDB RES 0.16OHM 3EA （绞车驱动系统主电路）（绞车驱动系统主电路） 当绞车DWA运行在电动状态时，DWA励磁 电源处于充电状态。 绞车的重载拖动绞车的重载拖动 在重载或低速起钻时，为满足较大的提升 负荷，两台绞车电动机串联运行，使起钻力 矩加倍，起钻速度减半。此时，图中DWB触 点断开，DWS两触点闭合，同时绞车DWA的 FWD触点闭合，将两台电动机串联运行。绞 车DWA正转，绞车DWB反转，共同拖动同一 负载运行。 DWS运行时的主电路走向为：SCRl(+) 1K1DWB FFFDWB A1A21K5(1、 3)

28、DWA FFF2K5(3、1)DWA A2A1 2K5(2、4)1K5(2、4)1K6 SCRl(-)。 SCR 1SCR 2SCR 3SCR 4 DWB 2 4 6 8 A1 A2 1 3 5 7 DWB DWS 1K5 FF F K1K6K1K6K3K4K1K6 FFF 2 4 6 8 1 3 5 7 DWA A1 A2 DW 2K5 FWD REV DWDB K1 K2 T B TB DWDB DWDB RES 0.16OHM 3EA （绞车驱动系统主电路）（绞车驱动系统主电路） （重载拖动）（重载拖动） 绞车驱动系统主电路的另一种表示： DWB AA 3 DWA FFF 2K1 FFF

29、 A DWA AA K1 DWDB DWB 2K6 （绞车驱动系统主电路）（绞车驱动系统主电路） DWDB FIELD +SUPPLY- SCR4 SCR3 SCR2 SCR1 2K5 FWD 1 57 2K5 REV 4K1 8 2K5 REV 6 4K6 2 2K5 FWD 4 A K2 DWDB DWDB RESISTORS 0.16OHM,3EA 8 1K5 DWB 6 1K5 DWS 3 1 1K1 3K3 1K6 3K4 SCR4 SCR3 SCR2 SCR1 1K5 DWS 2 4 TOP BOT TOP BOT 2绞车能耗制动绞车能耗制动 起钻过程中，当游车接近井架顶部时，采

30、用能耗制动，使电动机转速很快降到手轮控 制的猫头速度猫头速度。通常绞车电动机从满速降到 猫头速度需要3040s，使用能耗制动后，使 速降时间减小到1015s。 能耗制动的基本原理 制动时，断开电枢回路，串接一个电阻， 使电动机处于发电状态，将系统的动能转换 成电能消耗在电枢回路的电阻上。同时，反 电动势将产生与电动状态时相反的Ia，电磁转 矩成为制动转矩，电动机转速迅速下降。 Ua T Ea n Ia Uf Rb T Ea n Ia Uf 电电 动动 状状 态态 制制 动动 状状 态态 绞车能耗制动 起钻时踏下脚踏控制器脚踏控制器，使绞车电动机快 速运转。在游车接近井架顶部的适当位置， 储存在

31、电动机中的能量必须释放。此时采用 能耗制动，切断电动机的电源供应，则电动 机作直流发电机运行，将电动机与一大功率 电阻(能耗制动电阻)相连，通过电阻消耗掉电 能。这表明电能送给了电阻，旋转机械失去 能量，从而电动机转速迅速降低到手轮控制 的猫头速度猫头速度。 能耗制动时，断开晶闸管整流桥供电断路 器，变压器T2的副边输出经整流后向DWA串 励线圈供电，产生磁场。电动机DWA电枢绕 组经接触器K1和K2，使电流流过制动电阻， 该电流产生制动电磁转矩制动电磁转矩。 MS2 T2 600V交流母线交流母线 Gird Resistors F1 DWDB FS XFMR SCR 断路器断路器 K1K6

32、DWA K1K2 F2 MS1MS1 R1R3 2K 225W （绞车能耗制动原理图）（绞车能耗制动原理图） 3转盘驱动系统转盘驱动系统 转盘由一台直流电动机驱动，同绞车DWA 一样，通过控制接触器可实现转盘的正反转 运行。 转盘直流电动机由指配开关指配开关的选择可确定 是由SCR2柜还是SCR3柜为其供电。 F RT F F RT-F AA RT RT-F RT-R RT-R A 3K1 2K3 3K6 2K4 SCR3 SCR2 SCR3 SCR2 （转盘驱动系统主电路）（转盘驱动系统主电路） （正转）（正转）（反转）（反转） 4钻井泵驱动系统钻井泵驱动系统 钻井泵驱动系统驱动两台钻井泵，

33、每台钻 井泵由两台直流电动机并联驱动并联驱动。钻井泵MPl 的两台电枢并联的直流电动机可由SCRl柜或 SCR2柜供电，钻井泵MP2的两台并联的直流 电动机可由SCR3柜或SCR4柜供电，具体由指指 配开关配开关的选择位置来决定。如指配开关选择4 点钟，则钻井泵MPl由SCR1柜供电，钻井泵 MP2由SCR3柜供电，相应地连接SCRl柜与钻 井泵MPl电动机指配接触器的主接触点闭合， 连接SCR3柜与钻井泵MP2电动机指配接触器 的主接触点也闭合。 FF F AA MP1A A 1K2 2K21K7 2K7 （钻井泵驱动系统主电路）（钻井泵驱动系统主电路） SCR3 SCR2 SCR4 SCR

34、1 MP1A HED HED FF F AA MP1B A MP1B F F F AA MP2A A 4K2 3K24K7 3K7 MP2A HED HED FF F AA MP2B A MP2B FF F AA MP3A A 3K1 2K33K6 2K4 MP3A HED HED FF F AA MP3B A MP3B SCR3 SCR2 SCR4 SCR1 两台电动机对称地安装在钻井泵两端，为 使它们以同一转向拖动钻井泵运转，必须使 它们输出的电磁力矩方向相反，即一台电动 机顺时针方向旋转，另一台电动机逆时针方 向旋转。如图所示，MPlA电动机的电枢电流 方向是由AAA，MPlB电动机的电

35、枢电流方 向是由AAA，而它们的励磁电流方向相同 ，都是由FFF。因此，在磁场方向相同的条 件下，电枢电流方向必须相反，才能保证两 台电动机旋转方向相反。 FF F AA MP1A A 1K2 2K21K7 2K7 （钻井泵驱动系统主电路）（钻井泵驱动系统主电路） SCR3 SCR2 SCR4 SCR1 MP1A HED HED FF F AA MP1B A MP1B F F F AA MP2A A 4K2 3K24K7 3K7 MP2A HED HED FF F AA MP2B A MP2B FF F AA MP3A A 3K1 2K33K6 2K4 MP3A HED HED FF F AA

36、 MP3B A MP3B SCR3 SCR2 SCR4 SCR1 二、司钻控制台 司钻控制台是钻机各驱动功能的主要控制 装置。它安装在钻台上靠近绞车的地方，其 面板图所示。司钻台与电控房内的控制柜相 连接。 ALARM SILENCE/TEST EMER OFF SEE DETAIL A ASSIGNMENT SWITCH MP1 OFF ON MP2 OFF ON DW/RT OFF FWD REV OFF DW RT OFF TD RT PLC BYPASS RT I LIMIT MUD TRIP PUMP ON OFF MUD PUMP 1 MIN MUD PUMP 2 MINMINMI

37、N DROWWORKSRT FRONT VIEW 0.0 0.0 35.0 30.1 1.0 GEN1GEN2GEN3GEN4 SCR3SCR4SCR1SCR2 MP1 BLOMP2 BLO DW BLO TD BLO PLC OK PURGD LOSS CND FLT PWR LMTSCREDDIE HIGH TEMP BRAKE POWER/WATER LOSS RT AM METER 02000 DETAIL A STATUS LIGHTS LEGEND (SCALE:1/2) POWER LIMIT 0%100% 面板上指示灯和显示转盘转矩百分表面板上指示灯和显示转盘转矩百分表 1工况

38、指配开关工况指配开关 在司钻控制台上装有一个工况指配开关工况指配开关S1 (ASSIGNMENT SW)，由这个开关去组合各种 供电线路和控制线路，以适应钻进、起下钻 等各种钻井工艺要求。各直流电动机接触器 的切换即是由工况指配开关完成的。 12 11 10 9 8 7 1 2 3 4 5 OFF 钻进钻进 SCR1SCR2SCR3SCR4 DWS MP1 MP1 MP1 DWS MP1 RT DWA RT RT RT DWS RT MP2 MP2 MP2 MP2 DWA MP2 起下钻起下钻 SCR1SCR2SCR3SCR4 DWB DWB MP1 DWB DWB DWA MP1 RT RT

39、 DWA RT RT DWB MP2 MP2 MP2 DWA DWA DWA 在任一时刻，指配开关只能置于某个惟一 的位置，以确定一定的驱动功能。例如，指指 配开关配开关S1手柄置于4点钟位置、钻井泵MPl选选 择开关择开关S2置于“ON”位、钻井泵MP2选择开选择开 关关S3置于“ON”位、转向选择开关转向选择开关S5置于 “FWD”位、绞车转盘选择开关绞车转盘选择开关S6置于“RT” 位、顶驱转盘选择开关顶驱转盘选择开关S7置于“RT”位时， SCR1给MPl供电，SCR2给RT供电，SCR3给 MP2供电，SCR4不供电，钻机进行钻进作业 。 12 11 10 9 8 7 1 2 3 4

40、 5 OFF 钻进钻进 SCR1SCR2SCR3SCR4 DWS MP1 MP1 MP1 DWS MP1 RT DWA RT RT RT DWS RT MP2 MP2 MP2 MP2 DWA MP2 起下钻起下钻 SCR1SCR2SCR3SCR4 DWB DWB MP1 DWB DWB DWA MP1 RT RT DWA RT RT DWB MP2 MP2 MP2 DWA DWA DWA ALARM SILENCE/TEST EMER OFF SEE DETAIL A ASSIGNMENT SWITCH MP1 OFF ON MP2 OFF ON DW/RT OFF FWD REV OFF D

41、W RT OFF TD RT PLC BYPASS RT I LIMIT MUD TRIP PUMP ON OFF MUD PUMP 1 MIN MUD PUMP 2 MINMINMIN DROWWORKSRT FRONT VIEW 0.0 0.0 35.0 30.1 1.0 S1 S2S3 S5 S6S7 若指配开关置于其他位置，就会得到其他 不同的工况。另外，由于各SCR柜完全相同， 如果某柜发生故障，只需转换一下指配开关 ，就可转换供电的SCR柜。 指配开关中的“DWS”表示DWA和DWB串 联运行，以满足较大的提升负荷，但提升速 度减半。 当指配开关选择15点挡位时，钻机为钻进 工况；

42、当选择711点，为起下钻工况。 12 11 10 9 8 7 1 2 3 4 5 OFF 钻进钻进 SCR1SCR2SCR3SCR4 DWS MP1 MP1 MP1 DWS MP1 RT DWA RT RT RT DWS RT MP2 MP2 MP2 MP2 DWA MP2 起下钻起下钻 SCR1SCR2SCR3SCR4 DWB DWB MP1 DWB DWB DWA MP1 RT RT DWA RT RT DWB MP2 MP2 MP2 DWA DWA DWA 2选择开关选择开关 在司钻台上还装有钻井泵MPl和MP2的ON- OFF二位选择开关二位选择开关S2和和S3，还装有绞车(DW) 和

43、转盘(RT)的正转(FWD)-断开(OFF)-反转 (REV)三位选择开关三位选择开关S5、绞车(DW)和转盘 (RT)二位选择开关二位选择开关S6、顶驱(TD)-关断(OFF)- 转盘(RT)三位选择开关三位选择开关S7和可编程控制器 (PLC)-旁路(BYPASS)二位选择开关二位选择开关S15。 ALARM SILENCE/TEST EMER OFF SEE DETAIL A ASSIGNMENT SWITCH MP1 OFF ON MP2 OFF ON DW/RT OFF FWD REV OFF DW RT OFF TD RT PLC BYPASS RT I LIMIT MUD TRI

44、P PUMP ON OFF MUD PUMP 1 MIN MUD PUMP 2 MINMINMIN DROWWORKSRT FRONT VIEW 0.0 0.0 35.0 30.1 1.0 S1 S2S3 S5 S6S7 S15 3给定旋钮和电流限制旋钮给定旋钮和电流限制旋钮 在司钻台面板下部装有两个钻井泵速度给钻井泵速度给 定手轮定手轮：1个绞车速度给定手轮绞车速度给定手轮和1个转盘转盘/顶顶 驱速度给定手轮驱速度给定手轮。每个给定手轮控制前后两 层同轴变阻器，前层变阻器接在+10V电源上 ，变阻器的活动触点输至PLC；后层变阻器接 在-8.2V电源上，变阻器的活动触点输出直接 作为旁路给定

45、信号旁路给定信号。司钻通过旋转这些手轮 控制晶闸管触发脉冲相位，进而控制直流电 动机转速。转盘转盘/顶驱电流限制旋钮顶驱电流限制旋钮(RT/ TD I LIMIT)设定转盘/顶驱输出的最大电流。 ALARM SILENCE/TEST EMER OFF SEE DETAIL A ASSIGNMENT SWITCH MP1 OFF ON MP2 OFF ON DW/RT OFF FWD REV OFF DW RT OFF TD RT PLC BYPASS RT I LIMIT MUD TRIP PUMP ON OFF MUD PUMP 1 MIN MUD PUMP 2 MINMINMIN DROW

46、WORKSRT FRONT VIEW 0.0 0.0 35.0 30.1 1.0 S1 S2S3 S5 S6S7 S15 4仪表仪表 在司控台面板右上角安装一只转盘电流表转盘电流表 ，显示转盘显示转盘施加于钻杆上的转矩转矩。负荷百分负荷百分 表表指示全部负载所消耗的功率占母线上并网 运行的所有发电机总有功功率的百分比。根 据此表，司钻可以确定开动几台柴油发电机 组就可满足钻机的功率要求。 GEN1GEN2GEN3GEN4 SCR3SCR4SCR1SCR2 MP1 BLOMP2 BLO DW BLO TD BLO PLC OK PURGD LOSS CND FLT PWR LMTSCREDDIE

47、 HIGH TEMP BRAKE POWER/WATER LOSS RT AM METER 02000 DETAIL A STATUS LIGHTS LEGEND (SCALE:1/2) POWER LIMIT 0%100% 面板上指示灯和显示转盘转矩百分表面板上指示灯和显示转盘转矩百分表 5指示灯指示灯 第一排指示灯L1、L2、L3和L4指示各发电 机的运行状态，第二排指示灯L6、L7、L8和 L9显示各SCR柜的运行状态，第三排指示灯 L11、L12、L13和L14显示各直流电动机风机 的运行状态，L15显示“PLC OK”，第四排的 L16显示气压失效，L17显示接地故障，L18显 示功

48、率限制，等等。 GEN1GEN2GEN3GEN4 SCR3SCR4SCR1SCR2 MP1 BLOMP2 BLO DW BLO TD BLO PLC OK PURGD LOSS CND FLT PWR LMTSCREDDIE HIGH TEMP BRAKE POWER/WATER LOSS RT AM METER 02000 DETAIL A STATUS LIGHTS LEGEND (SCALE:1/2) POWER LIMIT 0%100% 面板上指示灯和显示转盘转矩百分表面板上指示灯和显示转盘转矩百分表 6按钮按钮 SCR紧急停车按钮紧急停车按钮(EMERGENCY SHUT DOWN-

49、SCR)按下时，可使全部晶闸管断路 器跳闸，切断晶闹管整流桥电源，但此时其 他电动机电源(如风机的交流电动机电源)仍然 接通。紧急停车按钮按下时，可使全部柴油 机关机。 司钻台内部应保持空气正压，阻止外部气 体进入司钻台内部，以防电火花引起井台的 可燃气爆炸燃烧。司钻台下应提供75150 lbf in2的干燥空气管线。当正压消失时，压力 传感器使报警器报警。 ALARM SILENCE/TEST EMER OFF SEE DETAIL A ASSIGNMENT SWITCH MP1 OFF ON MP2 OFF ON DW/RT OFF FWD REV OFF DW RT OFF TD RT

50、PLC BYPASS RT I LIMIT MUD TRIP PUMP ON OFF MUD PUMP 1 MIN MUD PUMP 2 MINMINMIN DROWWORKSRT FRONT VIEW 0.0 0.0 35.0 30.1 1.0 S1 S2S3 S5 S6S7 S15 7可编程控制器可编程控制器PLC 可编程控制器是一种数字运算操作的电子 系统装置。使用可编程控制器的目的是减少使用可编程控制器的目的是减少 司钻台与电控房的控制电缆的数量司钻台与电控房的控制电缆的数量。司钻台 与电控房之间的信息传递通过主从可编程控 制器串行通信来完成。司控台与电控房之间 使用光缆传闻信息，避免

51、了外界电磁波的干 扰。 三、驱动系统控制 1绞车运行状态控制绞车运行状态控制 绞车电动机正转 如果指配开关指配开关S1处在4点钟，电机DWA由 SCR4柜供电。SCR4柜中的-14V电源经154号 端子接到SCR4柜直流组件直流组件的手控电压开关手控电压开关 (MANUAL VOLTS)上。这个开关只有在进行 晶闸管整流桥移相试验时断开，需要DWA电 动机工作时，该开关在闭合状态。 12 11 10 9 8 7 1 2 3 4 5 OFF 钻进钻进 SCR1SCR2SCR3SCR4 DWS MP1 MP1 MP1 DWS MP1 RT DWA RT RT RT DWS RT MP2 MP2 M

52、P2 MP2 DWA MP2 起下钻起下钻 SCR1SCR2SCR3SCR4 DWB DWB MP1 DWB DWB DWA MP1 RT RT DWA RT RT DWB MP2 MP2 MP2 DWA DWA DWA SCR CB AUX 154134 -14V DC MODULE MANUAL ER1/4-05ER1/6-18 ER1/6-19 SCR4 ON DIGITAL INPUT DIGITAL OUTPUT DIGITAL OUTPUT 04-06 04-09 0188 +24V(4) +24V(4) 04 0189 06 08 12 04-14 -14V(4) 0183 01

53、87 10-0710-05 S15 PLC BYPASS SC5 DW/RT-F 10-06 SC5 DW/RT-R 20-05 20-06 04-18 04-19 5 DRILLERS CONSOLE DW/RT-F(4) DW/RT-R(4) 0192 0191 绞车绞车DWA 控制线路图控制线路图(1) PC18 SCR CB AUX为SCR断路器辅助动合触点断路器辅助动合触点 ，断路器闭合时它闭合，于是-14V电源信号 通过SCR4柜输到可编程控制器可编程控制器的ER1/4-05端 子，可编程控制器根据司钻台面板上各开关 的位置确定输出信号的通路。例如，当S1置 于4点位，S2和和S3

54、置于OFF位，S5置于FWD位 ，S6置于DWA位，S7置于OFF位，S15置于 PLC位，则由可编程控制器控制，使ERl/6-18 端子将+24V输至固态继电器固态继电器PCl8的04端。 SCR CB AUX 154134 -14V DC MODULE MANUAL ER1/4-05ER1/6-18 ER1/6-19 SCR4 ON DIGITAL INPUT DIGITAL OUTPUT DIGITAL OUTPUT 04-06 04-09 0188 +24V(4) +24V(4) 04 0189 06 08 12 04-14 -14V(4) 0183 0187 10-0710-05 S

55、15 PLC BYPASS SC5 DW/RT-F 10-06 SC5 DW/RT-R 20-05 20-06 04-18 04-19 5 DRILLERS CONSOLE DW/RT-F(4) DW/RT-R(4) 0192 0191 绞车绞车DWA 控制线路图控制线路图(1) PC18 ALARM SILENCE/TEST EMER OFF SEE DETAIL A ASSIGNMENT SWITCH MP1 OFF ON MP2 OFF ON DW/RT OFF FWD REV OFF DW RT OFF TD RT PLC BYPASS RT I LIMIT MUD TRIP PUMP

56、 ON OFF MUD PUMP 1 MIN MUD PUMP 2 MINMINMIN DROWWORKSRT FRONT VIEW 0.0 0.0 35.0 30.1 1.0 S1 S2S3 S5 S6S7 S15 当固态继电器内部PC18-04端得到+24V DC 电压时，PC18-12端和PC18-13端接通，将- 14V DC信号经PC04-02接至正转接触器线圈 K05 PWD负端(参见图11-11)。该接触器线圈 正端接到SCR4柜中的+60V电源上，正转接触 器通电吸合，同时K05 FDW辅助动合触点闭 合。-14V信号经过SCR2柜上的锁定动断按钮 PB02 DWA L/O(为

57、保安全，维修时锁定断开) 和SCR4柜中互锁保护用的动断接触器K07 MPl，接到主接触器K0l DWA和K06 DWA的 线圈负端，接触器线圈正端接+60V电源。 0188 04 0189 06 08 12 0183 0187 0192 0191 PC18 4 SOLID STATE CKT BD 0000-9562-00 01 07 13 14 DWA /RT-F(4) +24V +24V -14V(4) -14V(4) 05 +14V(4) +14V(4) 0V 0V 0186 0184 0185 0192 0193 +14V 0190 0191 PC04-02 0097 PC04-10

58、 0099 2C2NO K5 BOT FWD 2C2NO K5 TOP RVE 00960100 00990100 812 PL14 DWA L/O 0157 DWA /RT-R(4) 绞车绞车DWA 控制线路图控制线路图(2) SCR4 0194 K05T FWD TOP PC04-05 0086 +60V + 绞车正反转接触器控制电路及绞车正反转接触器控制电路及 DWA和和DWB串联运行控制电路串联运行控制电路(2) SCR2 - 0204 0194 K05B REV BOT PC04-13 + - 0205 PC04-02 PC04-03 PC04-04PC04-01 K5BOT 1C

59、009701990203 K5BOT FWD 3C3NO 01630200 K5BOT FWD 4C4NO 02020206 0193 K5BOT 2C PC04-09 PC04-10 00880099 K5TOP 1C K5TOP 2C 04-06 K04-04 0200 0206 TO SCR1 X04-06 TO SCR3 04-04 这时从SCR4柜到DWA的主电路接通，同时 K01 DWA和K06 DWA辅助动合触点闭合，- 14V信号经可编程控制器可编程控制器进入司钻台的04-15 端。该信号即为绞车DWA的使能信号使能信号，信号 输至直流组件中的116端(DW CONT)，它将

60、117端的DW给定信号解锁(参见图11一17)，于 是绞车DWA电动机可以正转。 PC01-41 + 812 PL14 DWA L/O 1C K07 MP1 1NC- 0094 0095 0173 0174 K01 DWA +60V +- 0093 0094 0174 K06 DWA K01 DWA 0095 3C3NC K06 DWA 3C3NC 0096032 TO PCL 04-15 0157 绞车绞车DWA 控制线路图控制线路图(3) SCR4 绞车电动机反转 如果将S5置于REV位，其他开关位置不变 ，如图11-9所示，可编程控制器可编程控制器中的ERl/6-19 将+24V DC输