VARCO TDS-11SA顶驱变频房的整流和变频部分
2014-12-20 09:06 点击:次
VARCO TDS-11SA顶驱变频房采用的德国西门子公司的产品,西门子变频器主要有70系列和36系列,70系列采用IGBT(绝缘栅极双极晶体管)控制,36系列采用GTO(可关断晶闸管)控制,它们的区别是IGBT每秒钟开关几千次,而GTO每秒钟只有几十次。具体型号可以见西门子手册。
对于马达的屏蔽保护,配备西门子36系列变频器的设备使用GLASS TYPE(玻璃类型),采用西门子70系列变频器的设备使用VR2(VARCO 2号)。因为西门子70系列变频器使用IGBT,其变换速度更快,发热量大,因此使马达负重大,所以VARCO公司推出了适合此类产品的VR2。胜利油田的TDS-11SA顶驱控制部分使用的是控制单元矢量控制板和通讯板的组合。不同的电路板组合在PLC内部有不同的文件设置,在测量时必须用软件或附带键盘检查,使用故障号码找出问题。
⑴ 整流部分
来自交流母线的三相交流电源通过断路器向变频房SCR柜中的SCR桥供电。SCR桥可以将交流电源整流成连续可调的直流电源。整流装置为六只可控硅组成的三相全控整流桥,整流桥通过断路器与交流电网相隔离。在每个SCR柜内装有供冷却用的鼓风机,用来冷却SCR桥,以防SCR温度超过110℃。
通常在出现下面四种情况时断路器将跳闸:
⑵ 变频器部分:
变频器由整流器和电容器部分组成。在这一部分,将传来的三相交流电转换成直流电并贮存在电容器中,以供电力设备使用。另一选择为,绕过整流器,可采用810伏直流电流驱动变频器。而电力模块作用是产生控制电机转速需要的变频电压。为此需将直流电转换成一组脉冲组成的输出波形。控制好每个脉冲的时间,使传给交流电机的电压以交流正弦波出现,以达到变频目的。用脉冲产生波形并以正弦波传给电机的方法,称为脉冲宽度调制(PWM)。VARCO变频房中的脉冲宽度调制(PWM)使用绝缘栅极双极晶体管(IGBT)来实现。使用IGBT的优点是具有更低的驱动损耗,使马达的噪音更小,防止运转的马达过热。可以由电压控制闸阀,有更高的载波频率,更小的设备驱动体积和更低的费用。IGBT控制脉冲宽度调制(PWM)过程,然后输出连续不断的脉冲波形。所以为了改变电机转速,司钻使用一个手轮转动就可以进行控制,即手轮改变输入电机的频率。因为钻井电机是频率同步型电机,所以电机转速与频率成正比(例如,20赫兹对应电机转速600转/分钟,那么,40赫兹则对应1200转/分钟)。因此交流变频驱动最大的优点是转速和扭矩能够得到高质量的控制,使操作人员能在整个运转范围内准确地控制钻杆转速。
⑶ 控制部分
控制部分监测钻井电机的运转情况,接收TDS-11SA控制系统手轮和扭矩设定信号,以及控制电力模块的起动电路。