楊　帆（中石化勝利石油管理局黃河鉆井總公司四分公司，山東 東營(yíng) 257000）

變頻調(diào)速技術(shù)在鉆井振動(dòng)篩控制中的應(yīng)用

楊帆
（中石化勝利石油管理局黃河鉆井總公司四分公司，山東 東營(yíng) 257000）

變頻調(diào)速技術(shù)在鉆井振動(dòng)篩的控制中具有至關(guān)重要的作用，本文重點(diǎn)介紹了變頻調(diào)速技術(shù)的意義與應(yīng)用，鉆井振動(dòng)篩的應(yīng)用以及兩者的關(guān)系及相互作用。

變頻調(diào)速技術(shù)；鉆井振動(dòng)篩；應(yīng)用

本文闡述了變頻調(diào)速技術(shù)的意義，分析了振動(dòng)篩的應(yīng)用，最后探討了振動(dòng)篩節(jié)能運(yùn)行的管理。

一、變頻調(diào)速技術(shù)的意義與應(yīng)用

1 近幾年來(lái)工業(yè)及家電領(lǐng)域開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)日新月異，開(kāi)發(fā)出不少新技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)就是其中之一?，F(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)的重要發(fā)展方向就是變頻調(diào)速技術(shù)，通過(guò)運(yùn)用最新的變頻設(shè)備，通過(guò)將原先50Hz的普通頻率轉(zhuǎn)換為進(jìn)步后的30Hz～130Hz的變化頻率，使得電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率成為現(xiàn)實(shí)，既節(jié)省了能源，又提高了效率。而作為變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心——變頻器的性能越來(lái)越成為評(píng)價(jià)變頻調(diào)速技術(shù)優(yōu)劣的重要因素。20世紀(jì)80年代初，變頻器作為商品進(jìn)入市場(chǎng)。短短幾年，由模擬控制轉(zhuǎn)變到全數(shù)字控制和由采用BJT轉(zhuǎn)變到采用IGBT兩個(gè)，發(fā)展快速。80年代初采用的BJT的變頻器變得更加通用。90年代初，BJT通用變頻器的容量已經(jīng)達(dá)到了600kVA。前幾年變頻器開(kāi)始采用IGBT，僅幾年時(shí)間，IGBT變頻器的單機(jī)容量已達(dá)800IVA。我們不得不感嘆社會(huì)的迅猛進(jìn)步與科技的迅速發(fā)展。IGBT容量已經(jīng)擴(kuò)大，為了滿足通用變頻器使用，通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。通用變頻器由模擬控制、數(shù)字控制、混合控制，轉(zhuǎn)變到全數(shù)字控制。通用變頻器的功能不斷增加，性能不斷提高。使得其能更好適應(yīng)各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工藝以及各種家電。變頻器一開(kāi)始只在風(fēng)機(jī)、泵類等節(jié)能的負(fù)載調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的機(jī)械運(yùn)作等領(lǐng)域使用，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，如今像搬運(yùn)機(jī)械，從負(fù)載的搬運(yùn)車(chē)輛、立體倉(cāng)庫(kù)、立體停車(chē)場(chǎng)等都有通用變頻器的使用。本文主要介紹鉆井振動(dòng)篩中變頻器的應(yīng)用。

2 變頻器把工頻電流變成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)轉(zhuǎn)，主電路中采用模塊化的功率電路，采用“平面安裝技術(shù)”控制電路的平面設(shè)計(jì)，通過(guò)運(yùn)用大規(guī)模的集成電路和全數(shù)字控制技術(shù)，使得變頻電源裝置的體積向著更加小型化發(fā)展。除此之外，采用厚薄膜混合集成技術(shù)的一種混合式變頻器，通過(guò)把把功率電橋、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、保護(hù)電路等封裝在一起，使其構(gòu)成了一種智能模塊，絕緣金屬基底結(jié)構(gòu)的這種器件，能夠有效預(yù)防電磁干擾，縮小了保護(hù)電路和檢測(cè)電路與功率開(kāi)關(guān)間的距離，因此可以安全且快速的進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)加快了傳感信號(hào)。隨著科技的發(fā)展電力電子器件和控制技術(shù)不斷取得進(jìn)步，使得變頻器的發(fā)展也更加完善。特別是隨著計(jì)算機(jī)的大規(guī)模普及與應(yīng)用，使得變頻器多功能化和高性能化變得觸手可及。

3 人們通過(guò)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動(dòng)控制的應(yīng)用，并且不斷加入更多軟件功能，日益豐富的軟件功能使得通用變頻器為用戶提供了更完善的多功能化和高性能化體驗(yàn)，通過(guò)運(yùn)用新技術(shù)，可以使原先的生產(chǎn)機(jī)械工藝水平得到提高，得到超越之前的效果，使得新型通用變頻器變成高度電腦控制的智能化新機(jī)種。目前新推出一種多控制方式通用變頻器。例如安川公司的四種控制方式變頻器VS616-G5就有：無(wú)PG（速度傳感器）V/f控制、有PGV/f控制、無(wú)PG矢量控制、有PG矢量控制等。使用者可以通過(guò)控制面板，控制四種控制方式中的一種，更加方便用戶的使用。

4 變頻調(diào)速技術(shù)已深入我們生活的每個(gè)角落，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，人民越來(lái)越重視環(huán)境保護(hù)的重要性，變頻器產(chǎn)生的特殊波長(zhǎng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成干擾。降低變頻器的噪聲和增強(qiáng)其工作的效率成為迫在眉睫的任務(wù)。目前市面上的變頻調(diào)速系統(tǒng)主要的控制方式包括V/F、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。在低成本、對(duì)性能要求不高的場(chǎng)合大多使用V/F控制。而矢量控制更符合對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)要求性能更高的場(chǎng)合使用。隨著近年來(lái)半導(dǎo)體技術(shù)迅猛發(fā)展以及數(shù)字控制的普及，矢量控制已經(jīng)不再只運(yùn)用在要求性能較高的領(lǐng)域，而是更多面向通用驅(qū)動(dòng)及專用驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合，如今更是運(yùn)用到變頻空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、微波爐等家用電器。由于半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，MCU的處理能力變得更加強(qiáng)大，處理時(shí)速度也不斷上升，對(duì)于處理復(fù)雜的任務(wù)，完成復(fù)雜的觀測(cè)、控制算法進(jìn)行等諸多要求，變頻調(diào)速系統(tǒng)完全能夠勝任。其傳動(dòng)性能也因?yàn)榧夹g(shù)的更新和進(jìn)步達(dá)到一個(gè)新的高度?，F(xiàn)如今PWM合成驅(qū)動(dòng)方式為主流的變頻調(diào)速系統(tǒng)，這同樣也需要控制器的PWM生成能力很強(qiáng)大。因此未來(lái)變頻調(diào)速系統(tǒng)還有很大的發(fā)展空間。

二、鉆井振動(dòng)篩的應(yīng)用

1 鉆井液振動(dòng)篩是用于鉆井泥漿凈化過(guò)程中的一種控制設(shè)備，也是用于從循環(huán)的鉆井液中分離出固相的一種常規(guī)設(shè)備。它采用進(jìn)口的激振電機(jī)，包括單聯(lián)、雙聯(lián)或三聯(lián)等多種類型，同時(shí)鉆井液振動(dòng)篩也可使用于清潔井底。鉆井液振動(dòng)篩具有振動(dòng)強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)緊湊、性能卓越的優(yōu)點(diǎn)，目前鉆井液振動(dòng)篩廣泛應(yīng)用于石油鉆井等領(lǐng)域。振動(dòng)篩的形狀、種類較多，常見(jiàn)的有以下幾種類型：鉆井液在正方形或長(zhǎng)方形的篩布上流動(dòng)；鉆井液在旋轉(zhuǎn)、非振動(dòng)圓柱形篩布上沿中心流動(dòng)；鉆井液在圓形篩布上從中心向四周漫流。其他形狀的振動(dòng)篩雖然也在試用，但都沒(méi)有商業(yè)化。大部分振動(dòng)篩采用長(zhǎng)方形篩布，大顆粒固相被清除，小顆粒固相流經(jīng)篩面重新進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。鉆井液大于74um的固相對(duì)鉆井液性能不利。如果分子顆粒過(guò)大則嚴(yán)重影響到鉆井液性能和鉆井成本。

2 鉆井液振動(dòng)篩由底座，篩箱，篩網(wǎng)，激振電機(jī)，減震彈簧，控制開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)裝置等部分組成。各部分都有其重要的作用。比如，篩箱使用軟或硬的勾邊篩網(wǎng)，框架篩網(wǎng)，采用螺栓拉緊或鍥形塊結(jié)構(gòu)，這樣不易損壞篩網(wǎng)，而且非常安全，此結(jié)構(gòu)工作可靠，操作方便，維護(hù)簡(jiǎn)單。還有錄井裝置，借鑒國(guó)外的知名品牌，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，泥漿緩沖效果好，可以有效的延長(zhǎng)篩網(wǎng)使用壽命的效果。還有它的動(dòng)力裝置由激震梁和兩臺(tái)防爆震動(dòng)電機(jī)組成，震動(dòng)噪音小，運(yùn)行效果平穩(wěn)，使用壽命長(zhǎng)，安裝維護(hù)方便最重要的是安全。

結(jié)語(yǔ)

變頻器的控制方式是一個(gè)值得研究的問(wèn)題，依靠致力于這一研究方向的有識(shí)之士的共同努力，使變頻器最大效率的應(yīng)用于鉆井振動(dòng)篩工作中。隨著鉆井施工工藝水平的不斷提高，鉆井新技術(shù)的不斷應(yīng)用和鉆井液體系的不斷完善，對(duì)鉆井振動(dòng)篩的要求也越來(lái)越高，使得鉆井振動(dòng)篩技術(shù)水平得到快速發(fā)展。

[1]馬振國(guó).變頻調(diào)速技術(shù)在鉆井振動(dòng)篩控制中的應(yīng)用[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2006，35 （03）：90-92.

[2]張少鵬，唐芙蓉.振動(dòng)篩德?tīng)栂穹治鯷J].選煤技術(shù)，2006，6（12）：22-23.

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