[00141580]系列直驱泥浆泵电机及控制系统

(一)课题来源与背景 泥浆泵是石油钻机的重要设备,通过循环系统中的高压管汇向井底输送钻井液,冷却钻头、清洁井底、破碎岩石、携带岩屑和平衡地层压力等。 随着钻井深度的增加,和激进钻井参数的应用,泥浆泵向大功率、高泵压、大排量的趋势发展。对泥浆泵组的运行经济性、重量、运输尺寸的要求越来越高。 （二）技术原理及性能指标 低速大扭矩电机直接驱动泥浆泵,电机定子安装在泥浆泵壳体上,电机固定与传动方案采用悬挂式安装结构型式。F-800/1000两种泥浆泵采用1台电机单侧安装,WF-2000HL和F-1300/1600（HL）/2200HL五类泥浆泵采用2台电机双侧安装。专用变频控制系统实现泥浆泵直驱电机的全数字化通讯和泥浆泵泵冲无级调节,具备多泵组并机“软泵”功能及完善的保护功能。 1.直驱泥浆泵电机参数 电机额定功率kW 600 850 额定电压V 600 600 额定电流A 725 1079 额定速度r/min 505 369 额定扭矩N.m 11345 21998 重量t ＜3.5 ＜4.5 2.各型号直驱泵组电机配置 泵组型号 电机规格 电机数量 F-800 600kW 1 F-1000 850kW 1 F-1300 600kW 2 F-1600（HL） 600kW 2 WF-2000HL 850kW 2 F-2200HL 850kW 2 （三）技术的创造性、先进性 1.创造性 （1）电机结构型式 直驱泥浆泵电机采用盘式电机,电机输出轴为空心轴结构型式,电机定子通过连接法兰固定在泥浆泵外壳上,电机自重和反扭矩通过连接法兰传递到泥浆泵壳体,泥浆泵输入轴不承受电机重量,无需改变泥浆泵结构。 （2）泵组传动型式 电机转子通过万向联轴器与泥浆泵输入轴连接,具有缓冲和减震的作用,避免由于转子和输入轴不同心造成设备损坏,对装配技术和工具要求低,易于安装维护。 （3）电机规格系列化、标准化 两种规格直驱电机涵盖了全系列泥浆泵,不同类型的泥浆泵可以使用同一规格的电机,同一台泵的左右电机可以互换,电机的规格和种类的少,方便用户库存和备件管理。 2.先进性 （1）电机直接驱动,传动效率提高5.2%,节约作业成本。 （2）泵组长度缩短1.5-2m,泵组重量减轻5-9t,减少占地面积,方便搬家运输。 （3）安装简单方便,无需改变原泥浆泵结构。 （四）技术的成熟程度,适用范围和安全性 系列直驱泥浆泵电机及专用控制系统是为陆地和海洋石油钻井提供一种结构简单、传动效率高、尺寸小、重量轻的由两台低速大扭矩盘式电机直接驱动的泥浆泵组及专用控制系统。 适用于石油钻井装备领域的交流变频驱动陆地钻机/海洋平台配套和链条传动泵组改造。 系列直驱泥浆泵电机及控制系统充分考虑健康、安全和环保等因素,按照确保本质安全的目标,项目安全设施设计合理、配置齐全。 （五）推广应用前景及存在问题 该成果列入中国石油天然气集团公司2018和2019年自主创新重大技术装备推广应用产品目录,并成为中油油服更新钻机标准配置,已累计生产337台。 预计系列直驱泥浆泵电机约300台/年,控制系统40～60套/年,具有显著的经济效益和良好的社会效益,市场应用前景广阔。 经过四年时间的试验,泥浆泵组电机、电控及电机与泵组连接未出现故障,泵组总体性能好,可靠性高,满足钻井现场对钻井装备的使用要求。