电动钻机动力系统的智能分配范文

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《电气传动自动化杂志》2014年第三期

1系统组成

由上所述可知，为了负荷智能分配，需要预先知道每台机组的带载能力、实际并网数量、钻井工艺要求的负荷、待机/运行机组的油压、水温、气路压力、运行时间、已带负荷大小等数据，同时还要根据要求对负荷和机组的启停等进行预定控制、对各种保护数据进行方便的更改。因此，系统由硬件和软件两部分组成。

1.1硬件硬件主要由油压、水温、电流、电压等传感器及PLC控制系统、HMI人机界面、网络组件、接口模块等组成，主要完成负荷的测量及智能化做支持。一个4台机组负荷智能分配硬件拓扑结构如图1所示。

1.2软件软件在PLC系统及HMI等人机接口模块内，主要完成启停机组和功率限制的智能化功能，具体要求如下。（1）检测机组状态：是否在检修状态、是否处于自动模式、水温、油压、气源压力等参数是否在正常范围内；（2）确定优先级：根据每台机组累计运行时间及历史燃油消耗率，确定其启停优先级，在相同负荷时，燃油消耗率低且累计运行时间短的为高优先级；（3）确定是否需要增加或减少并网机组：根据钻井工艺参数计算所需负荷，与传感器实际检测的负荷进行比较，当超过预先设定的保护参数后，由人机接口发出声光提示或直接启停信号（4）如果检测到只有一台机组在网，负荷需求在设定的时间内持续超过了设定的上限（比如90%），且检测到具有一台以上的可用机组，则发出增加机组的声光提示或者直接自动启动优先级最高的一台；（5）如果检测到有2台以上机组在网，负荷需求在设定的时间内持续低于设定的下限（比如80%），则发出减少机组的声光提示或者自动卸载、解列优先级最低的一台；如果只有一台机组在网，则发出轻载的声光提示；（6）如果负荷需求超过了在网机组能力的设定上限（比如90%）且在设定的时间内继续增加，但没有可并网机组，则发出功率限制信号给负荷需求系统，负荷需求系统按照预先规定的顺序降低最低等级的负荷以保证最高等级的需求。一种计算启停机组、限制负荷的软件流程如图2所示。

2使用条件

根据上面的描述，负荷智能分配系统需要柴油发电机组、钻井工艺操作、实际负荷检测及限制等部分系统的支持、协调控制才能实现其功能。对于新配套的电控系统为数字控制技术的钻机，配置传感器、执行器、PLC控制器、人机接口模块等比较容易；对已在用的使用自备电站的早期钻机，如果电控系统为数字控制技术，增加负荷智能分配系统时，只需改造柴油机的数据采集控制接口和负荷需求的限制软件，配置起来相对容易；如果电控系统为模拟控制，除需要改造柴油机外，还要对负荷（绞车、转盘/顶驱、泥浆泵）的控制及速度设定接口进行改造，工作量很大，不容易实现。

3结束语

通过对负荷智能分配系统的研究，给出了需要的硬件配置、软件要求以及使用条件，对配套工程具有一定的参考意义。

作者：石建龙李永国杨怀建张耀单位：天水电气传动研究所有限责任公司渤海钻探塔里木钻井分公司设备科渤海钻探第五钻井分公司装备管理科