變頻調(diào)速技術(shù)在鉆井振動篩控制中的應(yīng)用

楊　帆（中石化勝利石油管理局黃河鉆井總公司四分公司，山東 東營 257000）

變頻調(diào)速技術(shù)在鉆井振動篩控制中的應(yīng)用

楊帆
（中石化勝利石油管理局黃河鉆井總公司四分公司，山東 東營 257000）

變頻調(diào)速技術(shù)在鉆井振動篩的控制中具有至關(guān)重要的作用，本文重點介紹了變頻調(diào)速技術(shù)的意義與應(yīng)用，鉆井振動篩的應(yīng)用以及兩者的關(guān)系及相互作用。

變頻調(diào)速技術(shù)；鉆井振動篩；應(yīng)用

本文闡述了變頻調(diào)速技術(shù)的意義，分析了振動篩的應(yīng)用，最后探討了振動篩節(jié)能運行的管理。

一、變頻調(diào)速技術(shù)的意義與應(yīng)用

1 近幾年來工業(yè)及家電領(lǐng)域開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)日新月異，開發(fā)出不少新技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)就是其中之一。現(xiàn)代電力傳動技術(shù)的重要發(fā)展方向就是變頻調(diào)速技術(shù)，通過運用最新的變頻設(shè)備，通過將原先50Hz的普通頻率轉(zhuǎn)換為進(jìn)步后的30Hz～130Hz的變化頻率，使得電動機(jī)自動調(diào)節(jié)頻率成為現(xiàn)實，既節(jié)省了能源，又提高了效率。而作為變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心——變頻器的性能越來越成為評價變頻調(diào)速技術(shù)優(yōu)劣的重要因素。20世紀(jì)80年代初，變頻器作為商品進(jìn)入市場。短短幾年，由模擬控制轉(zhuǎn)變到全數(shù)字控制和由采用BJT轉(zhuǎn)變到采用IGBT兩個，發(fā)展快速。80年代初采用的BJT的變頻器變得更加通用。90年代初，BJT通用變頻器的容量已經(jīng)達(dá)到了600kVA。前幾年變頻器開始采用IGBT，僅幾年時間，IGBT變頻器的單機(jī)容量已達(dá)800IVA。我們不得不感嘆社會的迅猛進(jìn)步與科技的迅速發(fā)展。IGBT容量已經(jīng)擴(kuò)大，為了滿足通用變頻器使用，通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。通用變頻器由模擬控制、數(shù)字控制、混合控制，轉(zhuǎn)變到全數(shù)字控制。通用變頻器的功能不斷增加，性能不斷提高。使得其能更好適應(yīng)各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工藝以及各種家電。變頻器一開始只在風(fēng)機(jī)、泵類等節(jié)能的負(fù)載調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的機(jī)械運作等領(lǐng)域使用，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，如今像搬運機(jī)械，從負(fù)載的搬運車輛、立體倉庫、立體停車場等都有通用變頻器的使用。本文主要介紹鉆井振動篩中變頻器的應(yīng)用。

2 變頻器把工頻電流變成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機(jī)的變速運轉(zhuǎn)，主電路中采用模塊化的功率電路，采用“平面安裝技術(shù)”控制電路的平面設(shè)計，通過運用大規(guī)模的集成電路和全數(shù)字控制技術(shù)，使得變頻電源裝置的體積向著更加小型化發(fā)展。除此之外，采用厚薄膜混合集成技術(shù)的一種混合式變頻器，通過把把功率電橋、驅(qū)動電路、檢測電路、保護(hù)電路等封裝在一起，使其構(gòu)成了一種智能模塊，絕緣金屬基底結(jié)構(gòu)的這種器件，能夠有效預(yù)防電磁干擾，縮小了保護(hù)電路和檢測電路與功率開關(guān)間的距離，因此可以安全且快速的進(jìn)行保護(hù)，同時加快了傳感信號。隨著科技的發(fā)展電力電子器件和控制技術(shù)不斷取得進(jìn)步，使得變頻器的發(fā)展也更加完善。特別是隨著計算機(jī)的大規(guī)模普及與應(yīng)用，使得變頻器多功能化和高性能化變得觸手可及。

3 人們通過大量實踐經(jīng)驗，總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動控制的應(yīng)用，并且不斷加入更多軟件功能，日益豐富的軟件功能使得通用變頻器為用戶提供了更完善的多功能化和高性能化體驗，通過運用新技術(shù)，可以使原先的生產(chǎn)機(jī)械工藝水平得到提高，得到超越之前的效果，使得新型通用變頻器變成高度電腦控制的智能化新機(jī)種。目前新推出一種多控制方式通用變頻器。例如安川公司的四種控制方式變頻器VS616-G5就有：無PG（速度傳感器）V/f控制、有PGV/f控制、無PG矢量控制、有PG矢量控制等。使用者可以通過控制面板，控制四種控制方式中的一種，更加方便用戶的使用。

4 變頻調(diào)速技術(shù)已深入我們生活的每個角落，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，人民越來越重視環(huán)境保護(hù)的重要性，變頻器產(chǎn)生的特殊波長會對電網(wǎng)造成干擾。降低變頻器的噪聲和增強(qiáng)其工作的效率成為迫在眉睫的任務(wù)。目前市面上的變頻調(diào)速系統(tǒng)主要的控制方式包括V/F、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。在低成本、對性能要求不高的場合大多使用V/F控制。而矢量控制更符合對變頻調(diào)速系統(tǒng)要求性能更高的場合使用。隨著近年來半導(dǎo)體技術(shù)迅猛發(fā)展以及數(shù)字控制的普及，矢量控制已經(jīng)不再只運用在要求性能較高的領(lǐng)域，而是更多面向通用驅(qū)動及專用驅(qū)動場合，如今更是運用到變頻空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、微波爐等家用電器。由于半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，MCU的處理能力變得更加強(qiáng)大，處理時速度也不斷上升，對于處理復(fù)雜的任務(wù)，完成復(fù)雜的觀測、控制算法進(jìn)行等諸多要求，變頻調(diào)速系統(tǒng)完全能夠勝任。其傳動性能也因為技術(shù)的更新和進(jìn)步達(dá)到一個新的高度。現(xiàn)如今PWM合成驅(qū)動方式為主流的變頻調(diào)速系統(tǒng)，這同樣也需要控制器的PWM生成能力很強(qiáng)大。因此未來變頻調(diào)速系統(tǒng)還有很大的發(fā)展空間。

二、鉆井振動篩的應(yīng)用

1 鉆井液振動篩是用于鉆井泥漿凈化過程中的一種控制設(shè)備，也是用于從循環(huán)的鉆井液中分離出固相的一種常規(guī)設(shè)備。它采用進(jìn)口的激振電機(jī)，包括單聯(lián)、雙聯(lián)或三聯(lián)等多種類型，同時鉆井液振動篩也可使用于清潔井底。鉆井液振動篩具有振動強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)緊湊、性能卓越的優(yōu)點，目前鉆井液振動篩廣泛應(yīng)用于石油鉆井等領(lǐng)域。振動篩的形狀、種類較多，常見的有以下幾種類型：鉆井液在正方形或長方形的篩布上流動；鉆井液在旋轉(zhuǎn)、非振動圓柱形篩布上沿中心流動；鉆井液在圓形篩布上從中心向四周漫流。其他形狀的振動篩雖然也在試用，但都沒有商業(yè)化。大部分振動篩采用長方形篩布，大顆粒固相被清除，小顆粒固相流經(jīng)篩面重新進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。鉆井液大于74um的固相對鉆井液性能不利。如果分子顆粒過大則嚴(yán)重影響到鉆井液性能和鉆井成本。

2 鉆井液振動篩由底座，篩箱，篩網(wǎng)，激振電機(jī)，減震彈簧，控制開關(guān)，調(diào)節(jié)裝置等部分組成。各部分都有其重要的作用。比如，篩箱使用軟或硬的勾邊篩網(wǎng)，框架篩網(wǎng)，采用螺栓拉緊或鍥形塊結(jié)構(gòu)，這樣不易損壞篩網(wǎng)，而且非常安全，此結(jié)構(gòu)工作可靠，操作方便，維護(hù)簡單。還有錄井裝置，借鑒國外的知名品牌，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，泥漿緩沖效果好，可以有效的延長篩網(wǎng)使用壽命的效果。還有它的動力裝置由激震梁和兩臺防爆震動電機(jī)組成，震動噪音小，運行效果平穩(wěn)，使用壽命長，安裝維護(hù)方便最重要的是安全。

結(jié)語

變頻器的控制方式是一個值得研究的問題，依靠致力于這一研究方向的有識之士的共同努力，使變頻器最大效率的應(yīng)用于鉆井振動篩工作中。隨著鉆井施工工藝水平的不斷提高，鉆井新技術(shù)的不斷應(yīng)用和鉆井液體系的不斷完善，對鉆井振動篩的要求也越來越高，使得鉆井振動篩技術(shù)水平得到快速發(fā)展。

[1]馬振國.變頻調(diào)速技術(shù)在鉆井振動篩控制中的應(yīng)用[J].石油礦場機(jī)械，2006，35 （03）：90-92.

[2]張少鵬，唐芙蓉.振動篩德爾消振分析[J].選煤技術(shù)，2006，6（12）：22-23.

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