用于油气勘探的电代油驱动装置系统设计与分析

作     者：王春霖 刘畅 杨华 覃鸿 陈国柱 WANG Chun-lin;LIU Chang;YANG Hua;QIN Hong;CHEN Guo-zhu

作者机构：浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 浙江大学工程师学院浙江杭州310011 

出 版 物：《工程设计学报》 (Chinese Journal of Engineering Design)

年 卷 期：2022年第29卷第2期

页      面：220-230页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51177147) 

主　　题：油气勘探 电代油 PLC控制系统 双电机协同控制 节能减排 

摘      要：为满足碳中和背景下油气勘探企业对清洁、经济、高可靠性生产的需求,设计了基于双兆瓦级交流异步电动机变频调速的新型电代油驱动装置。采用模块化思想,设计了高压变电、低压传动分体模块箱式结构,提高了电代油驱动装置调度使用的便捷性,其中高压变电模块采用十二脉整流变压器,实现了在变频器成本无显著增加的前提下仅变压器成本增加25%,大幅节省了无功补偿成本,尤其是在场用电占比低的大功率钻进段,该装置的实测功率因数达0.95以上。针对双电机协同控制可能存在负荷不均衡的问题,设计了基于主从控制结构的PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器)控制系统,并采用转速匹配控制结合变频器下垂控制的方法,实现了将电机转速偏差控制在10%以内;同时,所设计的控制系统支持多地操作以及现场数据远程监控,提高了电代油驱动装置的可靠性。试运行结果表明,所设计的电代油驱动装置满足实际工程需求,相较于传统柴油驱动装置,每月可节省52%的成本和减少27%的二氧化碳(CO;)排放。所设计的装置在油气勘探节能领域具有一定的实用价值。