顶驱装置变频液压回转系统研究

【摘要】顶驱技术作为21世纪石油装备非常重要的技术之一,相比较于传统的转盘钻井有很大的优势,已经成为不可逆转的发展趋势。在国际市场中,配备顶驱装置的钻井机械在使用范围、工作性能、驱动形式和传动等方面都做出了重大改进,体现了很大的竞争优势,现已发展成为机电液一体化的综合石油钻井装备。顶驱的驱动方式有液压顶驱和电顶驱,目前,液压驱动钻机在向全液压驱动方向发展,其功率利用率比较高。世界上多数著名的钻井公司多采用全液压驱动型式。随着现代社会的快速发展,节能已经在各个行业成为了共识,传统的顶驱装置液压回转系统采用变量泵控马达系统,本文将变频调速技术应用在顶驱装置液压回转系统中实现了节能的目的,这是一个有益的尝试。全液压顶驱装置中的泵控马达旋转回路是顶驱驱动钻柱旋转的重要回路,是钻井过程中主要动作执行机构非常重要的一部分,将DQ30Y型顶驱装置的全液压旋转回路作为对象,并将交流变频调速技术应用于顶驱装置中进行节能目标研究。分析顶驱变频液压回转系统及其工作原理；根据其工作要求,对系统的参数进行计算并对所涉及的各元件进行选型。在AMESim中建立顶驱装置的开环变频、闭环PID控制变频以及变量泵控马达仿真模型；在开环顶驱装置变频液压回转系统下分析系统参数对变频电机输出转速和转矩的影响；在三种不同仿真模型下,分析不同信号下马达和电机输出转矩和转速结果；并将变频系统和非变频系统做能量输出对比。检验了建立的变频装置仿真模型的正确性。指出开环和闭环变频液压回转系统实现了系统功率匹配,符合顶驱装置的液压回转系统的实际工作特性：当顶驱旋转钻柱遇到较硬岩层时转速减小,输出转矩增大；当遇到较松软的岩层时转速增大,输出转矩减小。和传统的变量泵控马达顶驱液压回路系统相比而言,闭环变频液压回转系统实现了节能的目的。
【作者】苗鹏军；
【导师】张远深；
【作者基本信息】兰州理工大学，动力工程，2014，硕士
【关键词】顶驱装置；变频；液压回转系统；

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