隨著變頻傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，傳動(dòng)系統(tǒng)由早期的直流SCR傳動(dòng)系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐訴FD裝置為主的交流傳動(dòng)系統(tǒng)。相對(duì)于SCR直流系統(tǒng)，交流傳動(dòng)系統(tǒng)使用的是交流一步電動(dòng)機(jī)，具有節(jié)能、維護(hù)簡(jiǎn)便、防爆性能好（不會(huì)產(chǎn)生火花）、司鉆操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。基于以上優(yōu)點(diǎn)，交流傳動(dòng)系統(tǒng)在石油鉆機(jī)上的應(yīng)用得到迅速發(fā)展，在海洋平臺(tái)的電控鉆機(jī)中，已占據(jù)絕*地位。

一、 西門子S120變頻器簡(jiǎn)介

S120變頻器是西門子公司推出的SINAMICS S系列變頻器的一種，適用于各類系統(tǒng)集成和各種工程應(yīng)用，可為所有傳動(dòng)任務(wù)提供全面解決方案。

西門子S120變頻器是基于公共直流母線系統(tǒng)的多機(jī)傳動(dòng)運(yùn)用，其的結(jié)構(gòu)和特殊的性能專為完成復(fù)雜的傳動(dòng)任務(wù)而開(kāi)發(fā)。

西門子S120系列采用模塊化設(shè)計(jì)，具有體積小、噪音低、維修方便，集成度高、互換性好、配置靈活等特點(diǎn)，特別適用于海洋平臺(tái)等安裝空間有限的場(chǎng)合。

二、海洋平臺(tái)鉆機(jī)系統(tǒng)介紹

海洋平臺(tái)鉆機(jī)電控系統(tǒng)一般包括電站系統(tǒng)、低壓配電及照明系統(tǒng)、傳動(dòng)控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、司鉆操作系統(tǒng)等。

以7000米模塊鉆機(jī)（MDR）電控系統(tǒng)為例，電站系統(tǒng)一般采用柴油發(fā)電機(jī)組或者中壓配電盤（通過(guò)變壓器降壓）為鉆機(jī)電控系統(tǒng)提供電源。低壓配電系統(tǒng)為模塊鉆機(jī)所有用電設(shè)備提供所需的低壓電源和應(yīng)急電源；傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要是鉆機(jī)主要傳動(dòng)設(shè)備的控制，包括高壓泥漿泵、絞車、轉(zhuǎn)盤、送鉆電機(jī)等。PLC控制系統(tǒng)作為整個(gè)電控系統(tǒng)的控制核心，全面控制和監(jiān)測(cè)在網(wǎng)的所有設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障連鎖、數(shù)據(jù)共享，提高鉆井質(zhì)量，降低工作強(qiáng)度，減少意外事故發(fā)生。司鉆操作系統(tǒng)采用HMI和操作指令元件，主要用于司鉆操作和狀態(tài)顯示，以及設(shè)備故障時(shí)的應(yīng)急處理。

三、經(jīng)典案例分析

本次我們通過(guò)一個(gè)項(xiàng)目分析下SINAMICS S120公用直流母線驅(qū)動(dòng)方案。系統(tǒng)采用4臺(tái)1500KW/690V的基本整流模塊（BLM），為各電機(jī)模塊提供電源。

基于模塊鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)，S120變頻器被分別放置在DES（鉆機(jī)設(shè)備模塊）配電間和DSM（鉆機(jī)支持模塊）配電間，每個(gè)配電間設(shè)置一臺(tái)APF就近集中進(jìn)行諧波治理，消除變頻系統(tǒng)對(duì)供電電網(wǎng)的諧波污染，APF的容量根據(jù)諧波計(jì)算書設(shè)置。

基于海洋平臺(tái)電站系統(tǒng)屬于微電網(wǎng)特點(diǎn)，采用中*制動(dòng)柜進(jìn)行能耗制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)絞車電機(jī)的四象限運(yùn)行。

DSM模塊的設(shè)備主要包括三臺(tái)高壓泥漿泵，根據(jù)泥漿泵的運(yùn)行工況，為每臺(tái)泥漿泵配置一臺(tái)1200kW/690V電機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)，采用矢量控制方式，并實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。

DES模塊主要傳動(dòng)設(shè)備包括絞車、轉(zhuǎn)盤和自動(dòng)送鉆電機(jī)。

絞車兩臺(tái)電機(jī)為同軸驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)電機(jī)各自獨(dú)立配置1000KW/690V電機(jī)模塊。兩臺(tái)電機(jī)可以單機(jī)運(yùn)行，也可以同步運(yùn)行。

轉(zhuǎn)盤采用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，配置一臺(tái)710KW/ 690V電機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)盤在扭矩釋放期間再生能量通過(guò)中*能耗制動(dòng)系統(tǒng)釋放。

自動(dòng)送鉆電機(jī)為當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，獨(dú)立配置S120 AC/AC模塊和能耗制動(dòng)單元，用于自動(dòng)送鉆狀態(tài)下的能耗制動(dòng)。控制方式采用帶速度反饋的閉環(huán)控制，提高了系統(tǒng)的控制精度。

圖為：變頻傳動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

四、總結(jié)

隨著相關(guān)案例的成功應(yīng)用，S120系列的變頻器在陸地和海洋平臺(tái)石油鉆機(jī)方面的應(yīng)用越來(lái)越普及。實(shí)踐證明，S120變頻器可以大程度地滿足各類鉆機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)使用需求，同時(shí)其模塊化的硬件設(shè)計(jì)和基于全集成自動(dòng)化（TIA）的軟件系統(tǒng)，使用戶可以靈活的配置控制系統(tǒng)，適用于各種復(fù)雜應(yīng)用的場(chǎng)合。不僅在海洋平臺(tái)，陸地鉆機(jī)上也越來(lái)越多的運(yùn)用SINAMICS S120傳動(dòng)系統(tǒng)，以替代停產(chǎn)的Masterdrive系列變頻器，取得良好的使用效果。