／中海油能源發(fā)展股份有限公司 郭劍／

1 ABB變頻器基本概述

ABB變頻器屬于交流變頻器，是ABB集團研發(fā)的一種設備，處于行業(yè)領先地位。在三相異步交流電機工作的時候，主要依據(jù)轉(zhuǎn)矩和速度來進行控制和驅(qū)動，ABB變頻器可合理控制轉(zhuǎn)矩和速度，以便交流電機能夠處于良好的驅(qū)動狀態(tài)。此變頻器具有豐富的組合功能、比較強的穩(wěn)定性以及矢量控制等特點[1]。

在使用ABB變頻器以前，需合理設置工作原理，首先需要利用整流濾波功能，把380V交流電壓合理變?yōu)?10V的直流電壓，然后利用逆變器再把510V直流電壓變?yōu)榻涣麟妷海蛇m當控制交流電壓的頻率和電壓范圍，從而達到對電機實行無機調(diào)速的目的。ABB變頻器可以適當?shù)財U大電機轉(zhuǎn)速范圍，可以在一定程度上提高生產(chǎn)效率。在安裝和使用設備的時候，ABB變頻器十分簡單，應用比較廣泛，因此，也被稱做標準變頻器。

2 ABB變頻器的優(yōu)越性

ABB變頻器具有很多的特點和優(yōu)勢，在石油鉆機的過程中應用ABB變頻器具有很大的優(yōu)越性，能夠有效地滿足石油鉆機的工藝需求。在ABB變頻器控制電機的時候，一般來說使用的都是數(shù)字控制方式，這是ABB變頻器的主要優(yōu)勢。在不同控制單元情況下，都可以精確控制，可以達到并聯(lián)驅(qū)動多臺電機的目的。在進行驅(qū)動的時候，需要控制每臺電機功率差都處于1%，此時，絞車進行工作的時候，一旦出現(xiàn)超重荷載的情況，就會繼續(xù)進行工作。但是沒有使用上述變頻器的設備中就需要設置一定的制動固定時間，以及相應的剎車裝置，而在應用這種變頻器以后，可以隨意設置制動，電機在動態(tài)的時候，能夠進行自動剎車，可以適當增加安全性，此外，能夠有效地改善諧波污染問題[2]。

3 鉆機操作中的特殊要求

鉆機設備包括絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵三部分。絞車主要是通過齒輪箱、電機、離合器、控制設備、滾筒以及制動器組成。一般來說都是用來提升和放下鉆桿、套管以及起落井架。每一節(jié)桿長都是有限的，因此，需要在每一次大約進入9m的時候，就需要進行下放提升鉆機，增加鉆桿長度。由于鉆井深度越來越大，在進行絞車的時候會增加工作時間，所以，想要增加絞車的效率就需要不斷縮短工期，從而降低成本。轉(zhuǎn)盤主要是用來帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，保證能夠在深處進行鉆井，主要是通過轉(zhuǎn)盤壓力和速度來調(diào)節(jié)鉆井速度?？ㄣ@時是反轉(zhuǎn)，鉆進時為正轉(zhuǎn)。一旦出現(xiàn)比較大的轉(zhuǎn)矩波動，十分容易在正轉(zhuǎn)的時候出現(xiàn)折斷鉆桿或者反轉(zhuǎn)的時候出現(xiàn)脫落鉆桿的問題[3]。所以，影響鉆井順利完成的重要影響因素就是保證可以順利地輸出平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩。泥漿泵主要是用來輸出泥漿的，在鉆桿商戶輸入泥漿。在泥漿經(jīng)過鉆頭以后能夠從井壁和鉆具的縫隙流出。鉆頭和泥漿可以一起沖擊地殼，適當冷卻鉆具，帶出碎屑，保持具有一定井下壓力，避免噴漿。主要用鉆具速度來決定泥漿泵壓力和沖數(shù)，并且能夠與電機輸出轉(zhuǎn)矩速度成正比，所以，依據(jù)具體設備情況來合理的調(diào)節(jié)和設置泥漿泵輸出參數(shù)，保證可以順利地進行鉆井以及保護鉆具?？傊@井工藝對于設備具有以下幾方面要求：第一，要求絞車電機具有比較大的負荷變化范圍，擁有正反方向轉(zhuǎn)動的無極變速以及比較強的過載能力。第二，轉(zhuǎn)盤電機需要能夠精確設置轉(zhuǎn)矩，保證平衡輸出轉(zhuǎn)矩，正反轉(zhuǎn)無極變速，出現(xiàn)短期過載并需要調(diào)節(jié)靈活。

4 ABB變頻器的選型

（1）整流單元

ABB變頻器整流單元需要利用并聯(lián)兩種型號，來達到為交流母線提供600V的交流電，主要包括3×D4結構整流單元以及（DSU）ACS800-704-2721-7二級管整理單元。

（2）逆變單元

ABB變頻器逆變單元一般都是選擇R8i型號，經(jīng)過整流單元以后，電源就是直流電源，所以，通過逆變器進行逆變的時候，能夠適當變?yōu)殡妷航涣麟娫春涂烧{(diào)節(jié)頻率，以便于可以有效控制電機。逆變柜包括預充電回路、刀熔開關、逆變控制回路以及逆變模塊四部分[4]。刀熔開關為了能夠達到與R8i逆變模塊進行通訊，適當使用光纖分配器，然后就能夠合理的控制逆變器，此外，能夠保護和檢測運行參數(shù)。在絞車電機進行驅(qū)動的過程中，需要適當?shù)陌惭b兩個900kW的R8i模塊，在驅(qū)動泥漿泵電機以后，需要安裝三個功率為1400kW的R8i模塊。使用這種設備主要的優(yōu)勢就是收納箱逆變器具有很大的獨立性，如果一臺出現(xiàn)故障，能夠以最短的停工時間進行運行。

5 能耗制動單元

耗能制動單元主要包括斬波器和房外制動電阻兩部分構成。一是斬波器兩組，合理安置在兩組逆變柜內(nèi)，數(shù)量是六個，會限制一定的直流回路電壓值，一旦超過界限，就能夠適當?shù)倪B接耗能電路，然后合理釋放回路中過多的能量。二是，房外制動電阻，具有四組電阻。能耗制動單元可以通過制動電阻和斬波器之間的配合，來達到耗能制動的目的[5]。

6 結束語

總而言之，由于科學技術的進步和提高，使得智能化越來越受歡迎，傳統(tǒng)設備已經(jīng)逐漸不能滿足社會發(fā)展需要，所以，ABB變頻器逐漸開始應用在石油鉆機中。這是ABB集團研發(fā)的一種高效交流變頻器，具有很大的優(yōu)越性，進行合理應用，可以在一定程度上控制電機電壓和頻率，提高石油鉆機性能。

[1]劉愛群,衛(wèi)楓,薛明浩，等.ABB變頻器在石油鉆機中的應用[J].科技資訊,2011(1):91.

[2]馬炳文.變頻器在石油鉆機中的應用[A].第五屆全國石油和化學工業(yè)電氣技術交流研討會論文集[C].2014:167-170.

[3]張偉.ABB變頻器在石油鉆機中的應用研究[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量,2013(2):156.

[4]楊陽.ABB變頻器在石油鉆機中的應用研究[J].科技與企業(yè),2015(12):79-79.

[5]侯利軍,王卓,王珍濤等.ABB變頻器在KY-310鉆機中的應用[A].2010年全國采礦科學技術高峰論壇論文集[C].2010:175-176.