电动钻机概述ZJ70DB、50DB、40DB

1、 n一、一、 概述概述n二、二、 总体方案总体方案n三、三、 主要技术特点主要技术特点n四、四、 主要部件介绍主要部件介绍n五、五、 电传动控制系统电传动控制系统n六、六、 一体化仪表系统一体化仪表系统基本技术参数基本技术参数名义钻深名义钻深( 114mm 钻杆钻杆 ) 7000m 最大钩载最大钩载 4500kN绞车额定功率绞车额定功率 1470kW绞车档数绞车档数 I 无级调速无级调速提升速度提升速度 01.275m/s泥浆泵型号及台数泥浆泵型号及台数 3台台F-1600 转盘开口名义直径转盘开口名义直径 952.5mm转盘档数转盘档数 I 无级调速无级调速井架型式及有效高度井架型式及有效高

2、度 “K”型型 45m底座型式底座型式 双升式双升式/新型旋升式新型旋升式钻台高度钻台高度 10.5mCAT 3512B发电机组发电机组 41900KVA交流变频控制单元交流变频控制单元(VFD) 一对一一对一 6+1套套 简述简述 钻机采用钻机采用4 4台台1900KVA1900KVA柴油发电机组作柴油发电机组作为主动力，发出为主动力，发出600V/400V 50Hz600V/400V 50Hz交流电交流电经变频单元经变频单元(VFD)(VFD)变频后，分别驱动绞车，变频后，分别驱动绞车，转盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置的交转盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置的交流变频电机。流变频电机。 转

3、 盘 ：转 盘 ： 采 用 独 立 驱 动 方 式 ， 由采 用 独 立 驱 动 方 式 ， 由 1 1 台台600Kw600Kw变频电机驱动。变频电机驱动。 绞 车 ：绞 车 ： 由由 2 2 台 高 速 、 宽 频台 高 速 、 宽 频700Kw/800Kw700Kw/800Kw变频电机驱动，经二级斜齿变频电机驱动，经二级斜齿轮减速后带动滚筒。轮减速后带动滚筒。 泥浆泵：泥浆泵：配配3 3台，每台泵均各由台，每台泵均各由1 1台台1200Kw1200Kw交流变频电机驱动。交流变频电机驱动。 独立送钻（应急）装置：独立送钻（应急）装置：由由1 1台台37Kw37Kw变变频电机驱动。频电机驱动

4、。 基本技术参数基本技术参数 名义钻深名义钻深(41/4钻杆钻杆 ) 5000m 最大钩载最大钩载 3150kN 绞车额定功率绞车额定功率 1100kW 绞车档数绞车档数 I 无级调速无级调速 提升速度提升速度 01.35m/s 泥浆泵型号及台数泥浆泵型号及台数 2或或3台台F-1600 转盘开口名义直径转盘开口名义直径 952.5mm 转盘档数转盘档数 I 无级调速无级调速 井架型式及有效高度井架型式及有效高度 “K”型型 45m 底座型式底座型式 双升式双升式/新型旋升式新型旋升式 钻台高度钻台高度 9m CAT 3512B发电机组发电机组 31900KVA 简述简述 钻机采用钻机采用3

5、3台台1500KVA1500KVA柴油发电机组作柴油发电机组作为主动力，发出为主动力，发出600V/400V 50Hz600V/400V 50Hz交流电交流电经变频单元经变频单元(VFD)(VFD)变频后，分别驱动绞车，变频后，分别驱动绞车，转盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置的交转盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置的交流变频电机。流变频电机。 转 盘 ：转 盘 ： 采 用 独 立 驱 动 方 式 ， 由采 用 独 立 驱 动 方 式 ， 由 1 1 台台600Kw600Kw变频电机驱动。变频电机驱动。 绞车：绞车：由由2 2台高速、宽频台高速、宽频600Kw600Kw变频电变频电机驱动，经二级斜

6、齿轮减速后带动滚筒。机驱动，经二级斜齿轮减速后带动滚筒。 泥浆泵：泥浆泵：配配2 2或或3 3台，每台泵均各由台，每台泵均各由1 1台台1200Kw1200Kw交流变频电机驱动。交流变频电机驱动。 独立送钻（应急）装置：独立送钻（应急）装置：由由1 1台台37Kw37Kw变变频电机驱动。频电机驱动。3 3、ZJ40DBZJ40DB钻机钻机 基本技术参数基本技术参数 名义钻深名义钻深(41/4钻杆钻杆 ) 4000m 最大钩载最大钩载 2250kN 绞车额定功率绞车额定功率 735kW 绞车档数绞车档数 I 无级调速无级调速 提升速度提升速度 01. 45m/s 泥浆泵型号及台数泥浆泵型号及台数

7、 2台台F-1300 转盘开口名义直径转盘开口名义直径 698.5mm 转盘档数转盘档数 I 无级调速无级调速 井架型式及有效高度井架型式及有效高度 “K”型型 43m 底座型式底座型式 双升式双升式 钻台高度钻台高度 7.5m CAT 3512B发电机组发电机组 21900KVA 交流变频控制单元交流变频控制单元(VFD) 一对一一对一 5+1套套 3 3、ZJ40DBZJ40DB钻机钻机 简述简述 钻机采用钻机采用2 2台台1900KVA1900KVA柴油发电机组作柴油发电机组作为主动力，发出为主动力，发出600V 50Hz600V 50Hz交流电经变频交流电经变频单元单元(VFD)(VF

8、D)，分别驱动绞车，转盘、泥浆泵，分别驱动绞车，转盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置的交流变频电机。和独立送钻（应急）装置的交流变频电机。 转 盘 ：转 盘 ： 采 用 独 立 驱 动 方 式 ， 由采 用 独 立 驱 动 方 式 ， 由 1 1 台台500Kw500Kw变频电机驱动。变频电机驱动。 绞车：绞车：由由2 2台高速、宽频台高速、宽频500Kw500Kw变频电变频电机驱动，经二级斜齿轮减速后驱动滚筒。机驱动，经二级斜齿轮减速后驱动滚筒。 泥浆泵：泥浆泵：配配2 2台，每台泵均各由台，每台泵均各由1 1台台970Kw970Kw交流变频电机驱动。交流变频电机驱动。 独立送钻（应急）装置：

9、独立送钻（应急）装置：由由1 1台台37Kw37Kw变变频电机经行星减速后驱动滚筒。频电机经行星减速后驱动滚筒。 1 1、 采用先进的交流变频控制技术，通过系采用先进的交流变频控制技术，通过系统统PLCPLC和触摸屏及气、电、液、钻井参数的一和触摸屏及气、电、液、钻井参数的一体化设计，实现钻机智能化司钻控制。体化设计，实现钻机智能化司钻控制。 2 2、 钻机采用宽频大功率交流变频电机驱动，钻机采用宽频大功率交流变频电机驱动，实现绞车、转盘、泥浆泵的实现绞车、转盘、泥浆泵的100100全程调速。全程调速。 3 3、 钻机绞车为单轴齿轮传动，一档无级调钻机绞车为单轴齿轮传动，一档无级调速，机械传动

10、简单、可靠。刹车采用液压盘式速，机械传动简单、可靠。刹车采用液压盘式刹车与电机能耗制动组合，能通过计算机定量刹车与电机能耗制动组合，能通过计算机定量控制制动扭矩，实现零速悬停。控制制动扭矩，实现零速悬停。 4 4、 绞车采用独立电机自动送钻系统、游车绞车采用独立电机自动送钻系统、游车位置自动控制和工业电视监控等系统，并可对位置自动控制和工业电视监控等系统，并可对起下钻工况和钻进工况进行实时监控起下钻工况和钻进工况进行实时监控. . 5 5、MCCMCC系统采用系统采用SIEMENSSIEMENS智能化软启动智能化软启动装置，采用装置，采用ET200ET200模块实现模块实现MCCMCC保护和监

11、控。保护和监控。技术先进性能可靠。技术先进性能可靠。1 1、JC70DBJC70DB绞车绞车 基本参数基本参数 最大输入功率最大输入功率 1470kW1470kW 最大快绳拉力最大快绳拉力 485kN485kN 提升档位提升档位 1+1R1+1R 主滚筒尺寸主滚筒尺寸 7707701434mm1434mm 刹车盘直径刹车盘直径 1520mm1520mm 适用钢丝绳直径适用钢丝绳直径 38mm38mm 主刹车主刹车 液压盘式刹车液压盘式刹车 辅助刹车辅助刹车 电机能耗制动电机能耗制动1 1、JC70DBJC70DB绞车绞车 绞车传动流程绞车传动流程 绞车由两台绞车由两台700kW 0700kW

12、02800r/min2800r/min的交的交流变频电机分别经两台二级齿轮减速箱减速流变频电机分别经两台二级齿轮减速箱减速后，驱动单滚筒。在右齿轮箱输出端的另一后，驱动单滚筒。在右齿轮箱输出端的另一侧由一台侧由一台37kW37kW交流变频电机驱动一台摆线减交流变频电机驱动一台摆线减速箱，经推盘离合器及一级齿轮减速后带动速箱，经推盘离合器及一级齿轮减速后带动单滚筒。正常情况下该装置作为自动送钻用单滚筒。正常情况下该装置作为自动送钻用，一旦主电机出现异常该装置可以作为应急，一旦主电机出现异常该装置可以作为应急用，活动钻具并可提起最大钻柱重量。用，活动钻具并可提起最大钻柱重量。2 2、JC50DBJ

13、C50DB绞车绞车 绞车传动流程绞车传动流程 JC-50DBJC-50DB绞车由绞车由2 2台台600V 600kW 0600V 600kW 02600r/min2600r/min的交流变频电机经的交流变频电机经1 1台二级齿轮台二级齿轮减速箱减速后，驱动单滚筒。在齿轮箱输减速箱减速后，驱动单滚筒。在齿轮箱输出端的另一侧由一台出端的另一侧由一台37kW37kW交流变频电机驱交流变频电机驱动一台摆线减速箱，经推盘离合器及一级动一台摆线减速箱，经推盘离合器及一级齿轮减速后带动单滚筒。正常情况下该装齿轮减速后带动单滚筒。正常情况下该装置作为自动送钻用，一旦主电机出现异常置作为自动送钻用，一旦主电机出

14、现异常该装置可以作为应急用，活动钻具并可提该装置可以作为应急用，活动钻具并可提起最大钻柱重量。起最大钻柱重量。3 3、JC40DBJC40DB绞车绞车 绞车传动流程绞车传动流程 JC-40DBJC-40DB绞车由绞车由2 2台台600V 500kW 0600V 500kW 02600r/min2600r/min的交流变频电机经的交流变频电机经1 1台二级齿轮台二级齿轮减速箱减速后，驱动单滚筒。在齿轮箱输减速箱减速后，驱动单滚筒。在齿轮箱输出端的另一侧由一台出端的另一侧由一台37kW37kW交流变频电机驱交流变频电机驱动一台摆线减速箱，经推盘离合器及一级动一台摆线减速箱，经推盘离合器及一级齿轮减

15、速后带动单滚筒。正常情况下该装齿轮减速后带动单滚筒。正常情况下该装置作为自动送钻用，一旦主电机出现异常置作为自动送钻用，一旦主电机出现异常该装置可以作为应急用，活动钻具并可提该装置可以作为应急用，活动钻具并可提起最大钻柱重量。起最大钻柱重量。结构型式及特点结构型式及特点1 1）绞车为齿轮传动单滚筒轴型式，滚筒开槽。）绞车为齿轮传动单滚筒轴型式，滚筒开槽。2 2）刹车采用液压盘式刹车与电机能耗制动组合。液压盘式刹车配单或双）刹车采用液压盘式刹车与电机能耗制动组合。液压盘式刹车配单或双刹车盘，同时设常闭、常开钳。刹车盘，同时设常闭、常开钳。3 3）绞车减速箱采用大模数硬齿面齿轮，齿轮及轴承润滑采用

16、强制润滑。）绞车减速箱采用大模数硬齿面齿轮，齿轮及轴承润滑采用强制润滑。设置润滑系统自动检测装置，当润滑系统出现异常，钻机控制系统自动设置润滑系统自动检测装置，当润滑系统出现异常，钻机控制系统自动实现紧急刹车，保证减速箱安全运行。实现紧急刹车，保证减速箱安全运行。4 4）绞车的所有控制）绞车的所有控制( (电、气、液电、气、液) )均集中在司钻控制房内。均集中在司钻控制房内。5 5）电机、减速箱、滚筒轴及刹车等为一个运输单元。）电机、减速箱、滚筒轴及刹车等为一个运输单元。6 6）绞车设有独立电机自动送钻装置，功能有二：一是送钻时由数字化变）绞车设有独立电机自动送钻装置，功能有二：一是送钻时由数

17、字化变频系统设定恒扭矩，反拖滚筒，自动调速和保护，达到恒压稳速送钻目频系统设定恒扭矩，反拖滚筒，自动调速和保护，达到恒压稳速送钻目的，送钻速度的，送钻速度0.1-36m/h,0.1-36m/h,送钻钻压误差小于送钻钻压误差小于5kN5kN。二是当主系统发生故。二是当主系统发生故障时，辅助系统进行应急操作，能提升最大钻柱重量。障时，辅助系统进行应急操作，能提升最大钻柱重量。 4 4、 泵组电机配备泵组电机配备 F-1600F-1600电动泵组电动泵组 1 1台台12001200kWkW变频电机变频电机 F-1300F-1300电动泵组电动泵组 1 1台台970970kWkW变频电机变频电机 四四

18、 、主要部件介绍、主要部件介绍 5 5、 转盘传动方案转盘传动方案 转盘采用独立驱动方式转盘采用独立驱动方式 由由1 1台台600kW/500kW600kW/500kW交流变频电交流变频电机经万向轴直接驱动或经链条箱减速后机经万向轴直接驱动或经链条箱减速后驱动转盘，整体沉于钻台面下，并与钻驱动转盘，整体沉于钻台面下，并与钻台面平齐。电机、冷却风机及通风管均台面平齐。电机、冷却风机及通风管均布置在底座内。布置在底座内。四四 、主要部件介绍、主要部件介绍6 6、 井架、底座井架、底座 井架有效高度井架有效高度ZJ70DBZJ70DB及及ZJ50DBZJ50DB均为均为45m45m, , ZJ40D

19、BZJ40DB为为44m44m；前开口；前开口型型, ,通过绞车动力整体起放，满足安装各型顶驱的需要。通过绞车动力整体起放，满足安装各型顶驱的需要。 底座高度底座高度ZJ70DBZJ70DB为为10.5m10.5m，ZJ50DBZJ50DB及及ZJ40DBZJ40DB为为9m9m, , 采用双升式采用双升式或新型旋升式结构或新型旋升式结构, , 通过绞车动力整体起放。通过绞车动力整体起放。 井架和底座的单件最大运输尺寸长度不超过井架和底座的单件最大运输尺寸长度不超过13m13m，宽度不超过，宽度不超过3m3m，高，高度不超过度不超过2m2m，重量不超过，重量不超过22t22t。四四 、主要部件

20、介绍、主要部件介绍五、五、 一体化司钻控制房：一体化司钻控制房： 司钻控制房集钻机电、气、液控制及视讯系统于一体，实现司钻对钻司钻控制房集钻机电、气、液控制及视讯系统于一体，实现司钻对钻机的整体监测与控制。机的整体监测与控制。 四四 、主要部件介绍、主要部件介绍钻井参数显示钻井参数显示绞车控制绞车控制井口工具、钻具监测井口工具、钻具监测固控、振动筛监测固控、振动筛监测 泥浆泵、转盘控制 司钻房主控制台司钻房主控制台为左右两个控制台，分别固定于司钻旋转座椅左右两为左右两个控制台，分别固定于司钻旋转座椅左右两侧。司钻主要控制手柄均布置在主控制台上，控制台可随座椅一同升降旋侧。司钻主要控制手柄均布置

21、在主控制台上，控制台可随座椅一同升降旋转，确保司钻操作方便、视野开阔。转，确保司钻操作方便、视野开阔。四四 、主要部件介绍、主要部件介绍液压盘刹操作液压盘刹操作视讯系统控制视讯系统控制右控制台MIC主主控控制制台台左控制台游车位置控制绞车控制转盘转盘惯刹惯刹自动送钻离合自动送钻离合液压猫头控制液压猫头控制风动旋扣器控制风动旋扣器控制司钻房周围为司钻辅助控制台。司钻房周围为司钻辅助控制台。 辅助控制台工业监控显示与控制自动送钻控制电控系统与一体化仪表显示指重表与泵压表 司钻房设工业监控系统、通讯系统、防爆空调系统、照明系统、清洗司钻房设工业监控系统、通讯系统、防爆空调系统、照明系统、清洗系统、减

22、震装置、避光装置等辅助设备，确保司钻操作安全舒适。系统、减震装置、避光装置等辅助设备，确保司钻操作安全舒适。四四 、主要部件介绍、主要部件介绍 一、总体设计方案：一、总体设计方案： 1 1、动力采用、动力采用CAT3512B 1900KVA 600V 50HzCAT3512B 1900KVA 600V 50Hz柴油发电机组，其中柴油发电机组，其中ZJ70DBZJ70DB为为四台四台， ZJ50DBZJ50DB为为三台三台， ZJ40DBZJ40DB为为二台二台。由。由ROSS HILL ROSS HILL 14001400型发电机控制系统实现并网发电和负荷均衡。型发电机控制系统实现并网发电和负

23、荷均衡。 2 2、变频单元采用进口、变频单元采用进口SIEMENSSIEMENS全数字全数字“一对一一对一”矢量控制电压源型交流矢量控制电压源型交流变频调速装置。变频调速装置。 3 3、MCCMCC单元装有单元装有400VAC400VAC、300kW300kW辅助柴油发电机接口及进线断路器。辅助柴油发电机接口及进线断路器。 4 4、MCCMCC系统系统30KW30KW以上电机采用以上电机采用SIEMENSSIEMENS新型的智能软起动装置，新型的智能软起动装置，PLCPLC控制，提高系统的可靠性。控制，提高系统的可靠性。 5 5、系统配、系统配VFDVFD房，其中房，其中ZJ70DBZJ70D

24、B及及ZJ50DBZJ50DB为为二座二座， ZJ40DBZJ40DB为为一座一座，外形尺寸控制在外形尺寸控制在1200012000290029003000mm3000mm以内。以内。五五 、电传动控制系统、电传动控制系统 6 6、采用大功率能耗制动单元和制动电阻定量控制制动扭矩，游车可、采用大功率能耗制动单元和制动电阻定量控制制动扭矩，游车可实现平稳下放。实现平稳下放。 7 7、独立送钻电机自动送钻系统可实现、独立送钻电机自动送钻系统可实现0.10.136m/h36m/h速度范围内的恒速度范围内的恒钻压自动送钻，有效的防止溜钻、卡钻、事故的发生。钻压自动送钻，有效的防止溜钻、卡钻、事故的发生

25、。 8 8、钻机控制系统以西门子、钻机控制系统以西门子PLCPLC为控制核心，通过为控制核心，通过PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP网网络络, ,实现发电机控制单元、变频器、智能远程司钻监控、电液气联控、人实现发电机控制单元、变频器、智能远程司钻监控、电液气联控、人机界面、自动送钻、一体化仪表系统、游车位置等控制系统间的高速通机界面、自动送钻、一体化仪表系统、游车位置等控制系统间的高速通讯。为钻井工艺创建了一个数字化、信息化、智能化的管理平台。讯。为钻井工艺创建了一个数字化、信息化、智能化的管理平台。 9 9、智能化远程司钻操作台具有钻机操作和钻井参数实时显示、电气、智能化远程司钻操

26、作台具有钻机操作和钻井参数实时显示、电气系统运行监控与显示、故障显示、报警的齐备功能系统运行监控与显示、故障显示、报警的齐备功能。五、电传动控制系统五、电传动控制系统智能化司钻操作系智能化司钻操作系统统五、电传动控制系统五、电传动控制系统二、变频系统配置二、变频系统配置 1 1、根据西门子变频器功率系列，充分考虑、根据西门子变频器功率系列，充分考虑绞车、转盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置绞车、转盘、泥浆泵和独立送钻（应急）装置不同的不同的负载工况、互换性以及系统性价比，控制系统方案为全数字一对一方式，变频器配置如下：负载工况、互换性以及系统性价比，控制系统方案为全数字一对一方式，变频器配置如下

27、： ZJ70DBZJ70DB钻机钻机 绞车绞车-2-2套：套： 800kW800kW 转盘转盘-1-1套：套： 630kW630kW 泵组泵组-3-3套：套： 1200kW1200kW 独立送钻（应急）装置独立送钻（应急）装置-1-1套套：45 45 kWkW ZJ50DB ZJ50DB钻机钻机 绞车绞车-2-2套：套： 630kW630kW 转盘转盘-1-1套：套： 630kW630kW 泵组泵组-2-2或或3 3套：套： 1200kW1200kW 独立送钻（应急）装置独立送钻（应急）装置-1-1套：套：45 kW45 kW ZJ40DB ZJ40DB钻机钻机 绞车绞车-2-2套：套： 60

28、0kW600kW 转盘转盘-1-1套：套： 600kW600kW 泵组泵组-2-2或或3 3套：套： 1000kW1000kW 独立送钻（应急）装置独立送钻（应急）装置-1-1套：套：45 kW45 kW五、电传动控制系统五、电传动控制系统 三、网络系统三、网络系统 以西门子以西门子PLCPLC为控制核心，为控制核心，通过通过ProfibusProfibus网络实现变频器、网络实现变频器、智能远程司钻台、自动送钻、游智能远程司钻台、自动送钻、游车位置、车位置、MCCMCC、和人机界面等设、和人机界面等设备的高速通讯，上位计算机实时备的高速通讯，上位计算机实时监控各系统的运行状态和故障诊监控各系统的运行状态和故障诊断，构成三级网络系统，留有钻断，构成三级网络系统，留有钻井仪表的标准接口。还配有井仪表的标准接口。还配有PLCPLC故障时的冗余操作回路。故障时的冗余操作回路。五、电传动控制系统五、电传动控制系统四、独立变频电机主动恒钻压自动送钻四、独立变频电机主动恒钻压自动送钻 自动送钻控制系统由人机界面、电控系统、变频系统、电动机、传感器组成。在正常钻进作业时，游动系统的悬重通