[发明专利]钻机单交流变频异步电机直驱绞车系统

说明书

技术领域

本发明涉及油田领域，具体的说是一种钻机单交流变频异步电机直驱绞车系统。

背景技术

绞车是钻机的核心部件，绞车在石油钻井过程中，不仅担负着起下钻具、下套管、控制钻压、处理事故、提取岩芯筒、试油等各项作业，而且还担负着井架起放任务。绞车驱动系统一般为主电机驱动滚筒带动钢丝绳，带动游钩上提下放。

目前，国内外的钻机绞车主要是由交流电动机加多级传动变速箱，或变频电机加一级传动减速箱驱动，或是采用永磁同步电机直接驱动。前两驱动方式还需要带变速机构及其润滑系统，使结构复杂、故障点增多；后一驱动方式由于井队频繁搬家，造成控制闭环反馈中采集信号的编码器工作不可靠，故障率高。

发明内容

为了克服现有的绞车结构复杂、故障率高的不足，本发明提供一种钻机单交流变频异步电机直驱绞车系统，该钻机单交流变频异步电机直驱绞车系统取消了原绞车中的减速箱及其润滑系统，采用交流变频电动机直驱绞车，使结构简单，提高了工作效率，降低了故障率。

本发明的技术方案是：一种钻机单交流变频异步电机直驱绞车系统，包括交流变频电动机、滚筒总成，所述的交流变频电动机通过联轴器驱动滚筒总成，所述交流变频电动机的绕组参数为：

定子槽数Z＝72，并联路数a＝4，电机极数2P＝12，每极每相槽数q＝2，绕组极距τ＝6，线圈节距Y＝5，转子槽数48槽，定子线圈匝数21匝，接线方式Y接。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，该绞车系统采取交流变频异步电动机直驱绞车滚筒，省去了减速箱及其润滑系统，简化结构，大大减少了故障点，提高工作效率；同时，克服了采用永磁同步电机系统必须用编码器才能工作的情况，也避免了深度弱磁导致的对控制系统的不良影响。经过油田现场应用，该绞车系统性能优越，运行过程中无故障停机现象，适合在油层比较浅的区块应用。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明中交流变频电动机的接线图；

图3是滚筒总成的结构示意图；

图4是现有绞车的驱动原理图；

图5是电动机在不同频率时的调速特性；

图6是直驱变频电机特性曲线。

图中1-交流变频电动机，2-联轴器，3-滚筒总成，4-刹车盘，5-联轴器法兰，6-绞车架，7-主轴，8-滚筒绳槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1至图3所示，一种钻机单交流变频异步电机直驱绞车系统，包括交流变频电动机1、滚筒总成3，所述的交流变频电动机1通过联轴器2连接滚筒总成3，绞车滚筒3的端部连接有刹车盘4。与现有的绞车系统相比，省去了减速箱及其润滑系统，使交流变频电动机1直驱滚筒总成3，其关键在于采用了改进的交流变频电动机。

所述交流变频电动机1为320kW，其绕组参数为：定子槽数Z＝72，并联路数a＝4，电机极数2P＝12，每极每相槽数q＝2，绕组极距τ＝6，线圈节距Y＝5，转子槽数48槽，定子线圈匝数21匝，接线方式Y接。

该直驱绞车主要包括以下部分：绞车架、滚筒总成、320kW交流变频电动机、液压盘式刹车、电气控制系统和润滑系统等。

(1)绞车架

直驱绞车架为轴承座支撑的无墙板式结构，能准确定位并支撑电动机、滚筒轴、液压盘刹等，绞车架可分为绞车架体和底座两大部分。

(2)滚筒总成

滚筒总成是绞车的关键部件，它由滚筒体、刹车鼓、轴承座和主轴7等件组成，联轴器2通过联轴器法兰5与主轴7相连。工作时，滚筒上缠有游动系统的钻井钢丝绳，通过控制交流变频电动机1的正反转使钢丝绳在滚筒体上缠绳或退绳，以实现钻具起升或下放等目的。主轴的转向和转速大小取决于交流变频电动机的转向和控制速度。滚筒总成通过左轴承座和右轴承座用8条M36X120的螺栓固紧在轴承座上，滚筒轴一端预留有仪表装置接口(G3/4螺孔)。滚筒体表面开有滚筒绳槽8，可以使钢丝绳缠绕时排绳整齐，避免了相互间的挤压，能有效延长钢丝绳的使用寿命。

(3)液压盘刹机构

该直驱绞车主刹车采用液压盘式刹车，主要用于刹车制动和紧急制动，刹车盘由钢板组成，刹车盘外径为Ф1500mm，厚度40mm。该直驱绞车液压盘刹设有1把常开刹车钳和1把常闭刹车钳，刹车钳缸为可调节式油缸，不但可以调节刹车副间隙，提高刹车块的利用率，延长更换周期，还使拆装、维修安全、方便，刹车钳采用浮动油缸结构，有自动补偿作用。

(4)防碰天车装置