鉆井液高速離心機(jī)變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)研制

 馮來(lái)田1　董懷榮2

(1·勝利石油管理局規(guī)劃計(jì)劃處,山東東營(yíng)　257000;2·勝利石油管理局鉆井工藝研究院,山東東營(yíng)　257017)

    

摘　要：為使鉆井液離心機(jī)的參數(shù)能夠根據(jù)鉆遇地層、井深和鉆井工藝的變化自動(dòng)調(diào)節(jié),研制出了基于離心機(jī)主電機(jī)電流為控制信號(hào)的變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)。詳細(xì)闡述了基于離心機(jī)主電機(jī)電流為控制信號(hào)的變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理、控制流程以及控制過(guò)程設(shè)定。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明:鉆井液離心機(jī)配套變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng),能夠根據(jù)鉆井工藝實(shí)際情況以及鉆遇不同地層使用鉆井液的黏度、密度和排渣量的變化,利用離心機(jī)主電機(jī)電流信號(hào),自動(dòng)調(diào)節(jié)供漿泵的排量和高速離心機(jī)的實(shí)際參數(shù),實(shí)現(xiàn)鉆井液離心機(jī)閉環(huán)控制,保證排渣量和離心機(jī)的處理能力始終處于最大狀態(tài);鉆井液離心機(jī)變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié),并能實(shí)現(xiàn)自我保護(hù),可有效避免離心機(jī)過(guò)載、堵塞等故障的發(fā)生,提高離心機(jī)的運(yùn)行可靠性,減少因意外故障而造成的不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

    關(guān)鍵詞：鉆井液;離心機(jī);閉環(huán)控制;變頻;變速裝置

    中圖分類號(hào)：TE926　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　　文章編號(hào)：1001-0890(2010)04-0089-05

    1　概　述

    控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是鉆井液離心機(jī)設(shè)計(jì)的重要方面,直接決定了離心機(jī)的可靠性、可操作性,要使離心機(jī)的分離性能和過(guò)載保護(hù)功能達(dá)到最佳,除了在機(jī)械設(shè)計(jì)方面予以考慮外,還必須配備較為完善的控制系統(tǒng)。石油礦場(chǎng)用離心機(jī)的控制系統(tǒng)大多數(shù)采用了普通的控制形式,只有啟動(dòng)、停機(jī)、急停等功能,為了使其啟動(dòng)平穩(wěn),必須配備液力耦合器,而這限制了離心機(jī)的調(diào)速功能[1]。

    在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中,由于鉆遇不同地層所使用鉆井液的性能不同,進(jìn)入離心機(jī)鉆井液的密度、黏度、固相含量等參數(shù)是不斷變化的,這些參數(shù)的改變會(huì)使離心機(jī)的處理量和排渣量發(fā)生變化,也就是說(shuō)離心機(jī)的負(fù)載是不斷變化的。如果供漿泵對(duì)離心機(jī)的供液量一直保持不變的話,當(dāng)鉆井液的密度、黏度和固相含量等參數(shù)較高時(shí),就會(huì)發(fā)生離心機(jī)過(guò)載、堵塞等故障,嚴(yán)重時(shí)必須返回廠家拆開進(jìn)行清洗,從而直接影響鉆井生產(chǎn)[2]。因此,供漿泵對(duì)離心機(jī)的供液量應(yīng)該根據(jù)鉆井液性能的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)。另外,鉆井過(guò)程中也要求離心機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)該能夠根據(jù)鉆遇地層、井深和鉆井工藝的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)。

    因此,要提高離心機(jī)的性能,非常有必要研制一種操作簡(jiǎn)單、性能可靠的變頻調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng),既能實(shí)時(shí)控制供漿泵的供液量,也能控制離心機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而提高離心機(jī)的可靠性和適應(yīng)性,在鉆井液性能參數(shù)(密度、黏度、固相含量等)發(fā)生變化時(shí),確保離心機(jī)能夠始終排渣并盡可能發(fā)揮其最大處理能力,實(shí)現(xiàn)恒排渣的功能。該控制系統(tǒng)還應(yīng)具有很好的自控能力,在設(shè)備發(fā)生故障時(shí),能自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警,具有遠(yuǎn)距離監(jiān)控能力,從而大大提高離心機(jī)的使用效率并降低風(fēng)險(xiǎn),得到最佳的處理效果,避免離心機(jī)發(fā)生過(guò)載、堵塞等故障。

    2　控制原理

    離心機(jī)主電機(jī)電流的大小實(shí)際上也反映了離心機(jī)的處理量、所處理鉆井液的密度、黏度、固相含量等參數(shù)的高低。供漿泵供液量越大、鉆井液的密度、黏度和含砂量越高,主電機(jī)的負(fù)載越高,排渣越多,離心機(jī)主電機(jī)的工作電流越大。反之,離心機(jī)主電機(jī)的工作電流越小。另外,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高,分離因數(shù)越大,離心機(jī)的處理能力越強(qiáng);分離中點(diǎn)越小,分離固相顆粒越多,單位時(shí)間內(nèi)鉆井液密度降低越快。因此,可以根據(jù)離心機(jī)主電機(jī)變頻器的電流信號(hào)控制供漿泵的供液液量,實(shí)現(xiàn)離心機(jī)負(fù)載和性能的閉環(huán)反饋控制[3]。

    控制原理及控制流程為:實(shí)時(shí)采集的離心機(jī)主電機(jī)工作電流作為控制信號(hào),輸入回路調(diào)節(jié)器CD701并與設(shè)定值相比較,根據(jù)離心機(jī)主電機(jī)電流變化和比較的結(jié)果直接控制供漿泵電機(jī)的變頻器,改變供漿泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速,以改變供漿泵的供液量,從而控制離心機(jī)的負(fù)載使之形成一個(gè)閉式循環(huán),確保離心機(jī)始終處于最佳工作狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)恒排渣的功能。離心機(jī)主電機(jī)電流信號(hào)閉環(huán)控制流程見圖1。

    基于上述控制原理設(shè)計(jì)而成的鉆井液離心機(jī)變頻調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng),能夠大大提高鉆井液高速離心機(jī)的性能,并具有良好的靈敏性、可操作性和可靠性。

    3　控制系統(tǒng)組成及主要功能

    離心機(jī)變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)主要由控制對(duì)象、變頻器、CD701回路調(diào)節(jié)器及其PID調(diào)節(jié)器、溫控模塊及其他部件等5部分組成。

    1)控制對(duì)象　鉆井液離心機(jī)的主電機(jī)功率和離心式供漿泵。

    2)變頻器　變頻器共2臺(tái):一臺(tái)控制離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)鼓與輸送器之間轉(zhuǎn)速差,從而控制離心機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能,并輸出離心機(jī)主電機(jī)啟動(dòng)電流信號(hào)和工作電流信號(hào)作為控制供漿泵變頻器的輸入控制信號(hào),以便控制供漿泵的供液量;另一臺(tái)控制供漿泵電機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)其輸出流量,從而控制離心機(jī)的處理量和排渣量。另外,變頻器本身還有強(qiáng)大的控制、保護(hù)、報(bào)警和故障診斷等功能。

    3) CD701回路調(diào)節(jié)器及其PID調(diào)節(jié)器　CD701回路調(diào)節(jié)器的主要作用是回路調(diào)節(jié)以及控制信號(hào)的輸入、輸出、比較及控制,其中PID控制是依設(shè)定比例帶(P)、積分時(shí)間(I)、微分時(shí)間(D)等參數(shù)獲得穩(wěn)定控制結(jié)果的控制方式。另外,它還有強(qiáng)大的報(bào)警、故障診斷和保護(hù)功能。

    4)溫控模塊　根據(jù)控制原理及電路圖,將全部電器元器件及兩臺(tái)變頻器安裝在一個(gè)密閉的防爆控制柜上,其防爆等級(jí)符合GB3836·1爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備的要求。為解決防爆控制柜的散熱問(wèn)題,專門設(shè)計(jì)了風(fēng)機(jī)及溫控模塊。防爆控制柜內(nèi)并聯(lián)安裝了兩臺(tái)風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)可以手動(dòng)啟動(dòng)也可以自動(dòng)啟動(dòng)。根據(jù)控制柜內(nèi)溫度,兩臺(tái)風(fēng)機(jī)可以單臺(tái)運(yùn)行也可以同時(shí)運(yùn)行。控制柜內(nèi)有溫控儀,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制柜內(nèi)的溫度。根據(jù)使用環(huán)境,設(shè)定最高和最低溫度,當(dāng)溫控儀檢測(cè)的溫度高于設(shè)定最高溫度時(shí)風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行,當(dāng)?shù)陀谧畹蜏囟葧r(shí)風(fēng)機(jī)自動(dòng)停機(jī)。當(dāng)然,兩臺(tái)變頻器本身還有散熱功能。

    由于使用環(huán)境最低溫度對(duì)變頻器控制靈敏性有一定影響。一般要求使用最低溫度不能低于-20℃,不能高于+55℃。防爆控制柜內(nèi)電器元器件及變頻器工作時(shí)要產(chǎn)生熱量,這些熱量都在密閉的防爆控制箱內(nèi),所以一般都能滿足最低溫度限制[4]。對(duì)于特殊寒冷地區(qū),如果環(huán)境溫度特別低,可以啟動(dòng)加熱模塊,該模塊采用PLC控制。當(dāng)控制柜內(nèi)工作溫度低于-20℃時(shí),加熱板將自動(dòng)啟動(dòng)或手動(dòng)啟動(dòng)。控制柜內(nèi)工作溫度高于0℃時(shí),自動(dòng)停止加熱。

    5)其他部件　除以上幾部分外,還有電流、電壓、溫度、指示燈等常規(guī)顯示表,緊急停機(jī)、復(fù)位、時(shí)間繼電器,熱繼電器等常規(guī)電器元器件以及箱體組成。為了適合石油礦場(chǎng)工作環(huán)境,還有減震系統(tǒng)(4個(gè)橡膠減震器組成)、警鈴(聲音報(bào)警)、警燈(光報(bào)警)。特別是故障報(bào)警采用警鈴(聲音報(bào)警)和警燈(光報(bào)警)聯(lián)合報(bào)警,便于遠(yuǎn)距離觀察,適合于鉆井現(xiàn)場(chǎng)吵鬧工作環(huán)境,能夠及時(shí)提示技術(shù)人員處理緊急故障。

    4　控制工作過(guò)程及參數(shù)設(shè)定

    離心機(jī)變頻調(diào)速閉環(huán)控制工作過(guò)程主要包括啟動(dòng)、正常工作、閉環(huán)控制、故障診斷與報(bào)警等。

    4·1　啟動(dòng)過(guò)程

    要以主電機(jī)的電流為控制信號(hào),必須解決主電機(jī)空載啟動(dòng)電流峰值問(wèn)題。在空載情況下,電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的電流峰值,該峰值不能作為控制信號(hào)來(lái)控制供漿泵的電機(jī)變頻器,否則離心機(jī)將無(wú)法啟動(dòng)和正常工作。這樣,在控制回路上,必須跳過(guò)啟動(dòng)電流,解決的措施是:將控制主電機(jī)的時(shí)間繼電器時(shí)間調(diào)整至45 s,可以避免主電機(jī)啟動(dòng)電流過(guò)大,這樣在45 s啟動(dòng)時(shí)間內(nèi),主電機(jī)達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速,此時(shí)CD701回路調(diào)節(jié)器不控制供漿泵的變頻器,不起反饋控制作用。正常啟動(dòng)以后,才進(jìn)入反饋控制階段。實(shí)際上就是跳過(guò)啟動(dòng)瞬間的電流峰值,這樣就解決了啟動(dòng)電流峰值可能產(chǎn)生假控制信號(hào)的問(wèn)題。

    另外,如果離心機(jī)使用以后,沒(méi)有及時(shí)清洗,轉(zhuǎn)鼓和輸送器之間可堵塞或冬天結(jié)冰使轉(zhuǎn)鼓與輸送器粘連在一起了,導(dǎo)致啟動(dòng)電流過(guò)大,甚至發(fā)生安全銷被剪斷事故。因此,要保證離心機(jī)正常工作,必須及時(shí)、正確維護(hù)保養(yǎng),每次使用后必須及時(shí)清洗,冬天還要防止出現(xiàn)結(jié)冰情況,從而避免無(wú)法啟動(dòng)和正常工作。如果在啟動(dòng)之前,轉(zhuǎn)鼓和輸送器之間已經(jīng)堵塞或結(jié)冰使轉(zhuǎn)鼓與輸送器粘連在一起了,此時(shí)啟動(dòng)電流必然要大于正常啟動(dòng)電流,有可能在45 s啟動(dòng)時(shí)間之內(nèi),發(fā)生安全銷被剪斷的情況。因在45 s啟動(dòng)時(shí)間內(nèi),沒(méi)有反饋控制,可能出現(xiàn)兩種情況:一種是堵塞,瞬間啟動(dòng)電流過(guò)大;另一種是啟動(dòng)之前安全銷已經(jīng)斷裂。解決方案:第一種情況可以通過(guò)主電機(jī)變頻器設(shè)定正常情況下最大啟動(dòng)電流I啟max(該電流值通過(guò)試驗(yàn)獲得),在主電機(jī)變頻器內(nèi)部自身控制電路解決,一旦主電機(jī)啟動(dòng)電流達(dá)到設(shè)定I啟max時(shí),主電機(jī)變頻器發(fā)出報(bào)警信號(hào),外掛蜂鳴器不停鳴叫并且報(bào)警燈不停閃爍,提示操作人員清洗離心機(jī)并達(dá)到手動(dòng)盤車靈活為止,同時(shí)主電機(jī)變頻器控制主電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),避免主電機(jī)被啟動(dòng)起來(lái),轉(zhuǎn)鼓仍然處于停止?fàn)顟B(tài);第二種情況可以通過(guò)主電機(jī)變頻器設(shè)定最小啟動(dòng)電流I啟min,實(shí)際上就是無(wú)安全銷、無(wú)差速(轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器同步同速度運(yùn)轉(zhuǎn))時(shí),主電機(jī)啟動(dòng)最大電流,可以預(yù)先通過(guò)試驗(yàn)獲得,在主電機(jī)變頻器內(nèi)部解決。一旦主電機(jī)啟動(dòng)電流小于設(shè)定I啟min時(shí),主電機(jī)變頻器發(fā)出報(bào)警信號(hào),外掛蜂鳴器不停鳴叫并且報(bào)警燈不停閃爍,提示操作人員檢查、更換安全銷并達(dá)到手動(dòng)盤車靈活為止,同時(shí)主電機(jī)變頻器控制主電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),從而避免主電機(jī)被啟動(dòng)起來(lái),導(dǎo)致轉(zhuǎn)鼓和輸送器之間發(fā)生堵塞。以上兩種情況都是在主電機(jī)45 s啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)解決,實(shí)際上兩種情況都是避免在離心機(jī)有故障情況下主電機(jī)被啟動(dòng)起來(lái)導(dǎo)致發(fā)生更為嚴(yán)重的故障。

    4·2　正常工作狀態(tài)

    利用主電機(jī)電流信號(hào)代替原來(lái)離心機(jī)差速器固定端扭矩信號(hào),控制方法基本相同。首先,在CD701回路調(diào)節(jié)器控制面板上分別輸入最大安全停機(jī)電流Imax(過(guò)載報(bào)警停機(jī)信號(hào),Imax要小于安全銷被剪斷時(shí)的主電機(jī)電流)、最大正常工作電流I1(閉環(huán)控制信號(hào))、最低電流Imin(安全銷被剪斷后該電流作為故障報(bào)警信號(hào))。CD701回路調(diào)節(jié)器同步實(shí)時(shí)采集主電機(jī)變頻器的電流輸出信號(hào)Ix。Imin可以通過(guò)試驗(yàn)獲得,試驗(yàn)方法是去掉差速器末端固定,拆下安全銷,記錄主電機(jī)變頻器顯示的Imin和I啟min。

    當(dāng)采集的Ix小于I1設(shè)定值、大于Imin(安全銷被剪斷后電流)設(shè)定值(也就是說(shuō)Imin
    4·3　工作過(guò)程中閉環(huán)控制狀態(tài)

    當(dāng)實(shí)時(shí)采集的Ix大于I1設(shè)定值、小于Imax(過(guò)載報(bào)警停機(jī)信號(hào))設(shè)定值(也就是說(shuō)I1
    4·4　工作過(guò)程中安全銷剪斷停機(jī)報(bào)警狀態(tài)

    采用上述控制方案,一般不會(huì)發(fā)生離心機(jī)過(guò)載使安全銷剪斷,導(dǎo)致離心機(jī)堵塞故障的發(fā)生。但現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中,由于安全銷長(zhǎng)期使用導(dǎo)致其抗剪性能下降而發(fā)生疲勞斷裂或使用過(guò)程中其他原因?qū)е掳踩N剪斷,就必須報(bào)警停機(jī)。當(dāng)采集的Ix小于Imin設(shè)定值(也就是說(shuō)Ix
    1)當(dāng)采集的Ix小于Imin設(shè)定值(也就是說(shuō)Ix
    2)當(dāng)實(shí)時(shí)采集的Ix大于Imax設(shè)定值(也就是說(shuō)Imax
     3)當(dāng)供漿泵電機(jī)或離心機(jī)主電機(jī)變頻器出現(xiàn)故障時(shí),外掛蜂鳴器報(bào)警,整機(jī)必須自動(dòng)停機(jī);

     4)離心機(jī)主電機(jī)發(fā)生非電氣故障時(shí),能夠手動(dòng)控制離心機(jī)主電機(jī)和供漿泵電機(jī)停機(jī);

    5)供漿泵發(fā)生非電氣故障時(shí),能夠手動(dòng)控制離心機(jī)主電機(jī)和供漿泵電機(jī)停機(jī);

    6)其他故障或人為需要停機(jī)時(shí),能夠手動(dòng)控制離心機(jī)主電機(jī)和供漿泵電機(jī)停機(jī);

    7)特殊緊急情況,采用急停按鈕停機(jī)和復(fù)位。

    5　電流閉環(huán)控制與扭矩閉環(huán)控制對(duì)比反映離心機(jī)負(fù)載的參數(shù)比較多,有許多參數(shù)可以實(shí)時(shí)采集并作為反饋控制信號(hào),其中螺旋輸送器的排渣扭矩實(shí)際上也反映了離心機(jī)負(fù)載情況以及離心機(jī)在某種鉆井液性能下的處理能力,因而實(shí)時(shí)采集的輸送器排渣扭矩也可以作為控制信號(hào),實(shí)時(shí)控制供漿泵的供液量[5-6]。但采集扭矩控制信號(hào)需使用扭矩傳感器,因此在使用過(guò)程中易出現(xiàn)下列問(wèn)題:

    1)扭矩傳感器安裝在差速器末端,差速器與轉(zhuǎn)鼓裝在一起,置于上底座上,離心機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)影響傳感器的性能,由于傳感器抗震性能不好,容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真,動(dòng)態(tài)漂移大,長(zhǎng)期使用性能不可靠;

    2)由于石油鉆井用離心機(jī)長(zhǎng)期在野外工作,工作條件和環(huán)境比較惡劣,風(fēng)沙、雨水對(duì)傳感器影響較大,也容易使傳感器壽命縮短;

    3)現(xiàn)場(chǎng)清洗設(shè)備時(shí),操作人員經(jīng)常用水沖洗離心機(jī),容易使傳感器進(jìn)水;

    4)現(xiàn)有傳感器均不具有防爆性能;

    5)從差速器末端獲得的扭矩信號(hào),通過(guò)信號(hào)線傳送到控制系統(tǒng),再反饋控制供漿泵變頻器,信號(hào)傳遞路線較長(zhǎng),系統(tǒng)靈敏性差,響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),在緊急情況下反映較慢;

    6)由于井隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)供電不穩(wěn)定,也容易使傳感器發(fā)出的信號(hào)失真,因?yàn)榕ぞ貍鞲衅餍枰?~12 V的直流電源供電;

    7)傳感器價(jià)格昂貴,易損壞,維護(hù)成本較高;

    8)傳感器使用一段時(shí)間以后,就必須進(jìn)行重新標(biāo)定,但在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法標(biāo)定。

    采用控制離心機(jī)主電機(jī)的變頻器輸出的電流信號(hào)作為反饋控制信號(hào),離心機(jī)主電機(jī)變頻器輸出電流信號(hào)的采集不需要使用專門的電流測(cè)量?jī)x器而是在防爆控制柜內(nèi)從控制主電機(jī)變頻器上直接獲取,不需要在離心機(jī)上安裝儀器采集相關(guān)參數(shù),不再使用扭矩傳感器,克服了使用扭矩傳感器的缺點(diǎn)。采用主電機(jī)電流信號(hào)控制方式的優(yōu)點(diǎn)有:

    1)直接從變頻器獲取主電機(jī)電流信號(hào),數(shù)據(jù)采集與信號(hào)控制非常準(zhǔn)確、可靠;

    2)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單;

    3)在防爆控制柜內(nèi)部變頻器上獲取主電機(jī)電流信號(hào),克服了扭矩傳感器不具有防爆功能的缺點(diǎn),系統(tǒng)更加安全;

    4)采用主電機(jī)變頻器直接控制供漿泵變頻器,流程簡(jiǎn)單而且響應(yīng)非常快速;

    5)使用維護(hù)成本低;

    6)離心機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,尺寸可以減小,制造成本低。

    6　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用截至目前,勝利油田為6臺(tái)高速離心機(jī)配套了變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng),并利用這6臺(tái)配套變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)的離心機(jī)在勝利油田和川東北地區(qū)完成了21口井的施工任務(wù)。配套變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的離心機(jī)在施工過(guò)程中運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好,沒(méi)有出現(xiàn)故障。特別是配套自動(dòng)變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)后,控制更靈活,操作更方便,能夠根據(jù)鉆井液性能的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)主電機(jī)轉(zhuǎn)速、離心機(jī)處理量,能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)鉆井施工工藝要求,為進(jìn)一步提高鉆井液固相控制水平,安全、高效鉆井奠定了基礎(chǔ)。

    7　結(jié)束語(yǔ)

    以離心機(jī)主電機(jī)電流為控制信號(hào)設(shè)計(jì)而成的變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng),使離心機(jī)在供漿量和鉆井液性能參數(shù)(密度、黏度、固相含量等)發(fā)生變化時(shí),其處理量也隨之變化確保其始終處于最佳工作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了離心機(jī)恒排渣的功能。離心機(jī)主電機(jī)電流信號(hào)采自于離心機(jī)變頻防爆控制柜內(nèi)控制主電機(jī)的變頻器,克服了使用扭矩傳感器本身的缺點(diǎn)。鉆井液高速離心機(jī)采用變頻調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù),進(jìn)一步擴(kuò)大了鉆井液離心機(jī)的使用范圍,具有一機(jī)多用功能,拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域,具有很好的適應(yīng)性。采用變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)后,能夠自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)節(jié)離心機(jī)轉(zhuǎn)速,使離心機(jī)既可以作為中速離心機(jī)使用(離心機(jī)轉(zhuǎn)速1 000~2 000 r/min),也可以作為高速離心機(jī)使用(離心機(jī)轉(zhuǎn)速2 000~3 000 r/min),能根據(jù)鉆井工藝要求,有效控制鉆井液固相含量,提高鉆井液固相控制水平。

    變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)具有鮮明的特色,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,可靠性高,故障診斷與報(bào)警能力強(qiáng),進(jìn)一步提高了鉆井液高速離心機(jī)的性能,特別是離心機(jī)的參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)和自我保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn),可有效避免離心機(jī)過(guò)載、堵塞等故障的發(fā)生,提高離心機(jī)運(yùn)行的可靠性,減少了因意外故障而造成的不必要的經(jīng)濟(jì)損失。該控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)場(chǎng)使用非常方便,控制可靠、靈敏,維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低。該控制系統(tǒng)的研制成功對(duì)于其他類型離心機(jī)或其他機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),具有較高的參考價(jià)值。

參　考　文　獻(xiàn)

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