西门子顶驱电控系统提升某石油机械厂顶驱的竞争力

分类：技术教程日期：2014-01-03 00:00:00 来源：西部工控网

　　顶部驱动钻井装置是当今钻井工程界的重大前沿技术之一，迄今为止全球只有不到十家公司具备该生产能力。

　　西门子大型传动部(LDBU)协助SFAE解决某石油机械厂的技术痛点

　　2003年西门子与某石油机械厂开始合同研发“顶驱电控系统”。顶驱作为石油钻井主要设备，是整个顶驱设备的神经中枢，一旦顶驱出现机械故障，会使用户蒙受巨大的损失，严重的还可能引发钻井事故。项目组还需解决如何满足某石油机械公司用户最基本的设备需求，如保证钻采24小时不宕机。因此，研发出理想的顶驱电控系统，电控系统设计和制造水平决定了顶驱设备整体的可靠性和运行水平成了项目组的攻克难点。

　　鉴于某石油机械公司项目的特殊性，大型驱动部在西门子有限公司北方区的领导下，参加了某石油机械公司顶驱项目专门成立的跨部门客户服务团队，鼎立协助SFAE顶驱项目组。根据项目组制定的“零缺陷管理流程”，按照该石油机械公司电控系统的设计、制造、服务、新产品开发和新技术应用优化流程，改进设计、检验手段和质量控制手段，实现了系统的自动检验。VIP服务流程为该石油机械公司顶驱及客户提供365天24小时全天候服务响应。

　　优越的顶驱电控系统平台

　　西门子与该石油机械公司共同研发出的顶驱电控系统实现了电控房与司钻操作台、本体控制站之间的智能通讯;方便了钻机维护管理人员与司钻集中监控，具有很好的可视性和可读性。同时使系统结构大大简化，后续功能开发空间很大，无论从设计、安装、运行、维护，还是提高工效等方面，都体现出优越性，为系统的全集成自动化奠定了基础。

　　图1：顶驱系统组成示意图

　　顶驱网络系统采用的是PROFIBUS-DP结构，包括所有远程站和变频驱动系统，所有子站、整流器和逆变器都通过PROFIBUS协议与CPU进行通讯。除CPU与本体站以外，所有的通讯电缆均为屏蔽双绞线。CPU与本体站的通讯为光缆。其中CPU机架共使用的信号模块为5个DI、2个DO、1个AO。数字输入主要将系统的各路电源状态输入到PLC以供系统的自诊断及上位工控软件WINCC显示使用。在项目中使用的SIMATICS7-300系列PLC是西门子全集成自动化TIA系统中的控制核心，是其集成与开放特性的重要体现。

　　技术先进，安全可靠，成本低廉的自动化解决方案

　　该顶控电控系统全集成自动化解决方案，针对系统的安全可靠性、减少停机时间;减少系统运维成本;充分考虑油田勘探的不同地域环境、工况和安装调试便利性等，采用先进的设计研发手段为该石油机械公司建立了具有国际先进水平的专用全功能、全载荷、全功率试验装置，建设了具有国际水准的现代化生产设施，研究开发了相关的钻井工艺技术，形成了10余项国家专利。西门子针对该石油机械公司技术人员进行专业化培训，帮助该石油机械公司实现了年产百余套套顶驱的规模生产能力，同时组建了一支高水平的技术服务队伍。交流变频顶部驱动钻井设备很快形成了批量生产能力，在国内市场打破了国外品牌的垄断，并实现了产品的完全替代，同时迅速打入了国际市场。

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　　附录