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ZJ50(70)D钻机电传动系统为由交流控制装置(GEN柜)、直流控制装置(SCR柜)、司钻控制台、PLC系统、交流电动机控制中心 (MCC)及电磁刹车控制器等主要部分组成。
电传动系统分布图如图1-1所示。
图1－1 ZJ50（70）D钻机电传动系统分布图上述装置中，司钻控制台放置在钻台上，其余设备都放置在电控房内。
交流控制装置共有3个(或4个)GEN柜，分别对柴油发电机进行控制，并进行上线(并网)发电。
在其负荷允许的范围内，保证输出600V，50Hz的交流电压。
各发电机可按工况需要，全部或任意两台以上上线运行时，负荷都能均衡分配，负荷转移平稳，能承受钻机的负荷特性和直流电动机启动时的冲击。
直流控制装置共有3个(或4个以上)SCR整流柜，分别将600V交流电压整流成0～750V连续可调的直流电压，并通过各柜中的直流接触器切换，以一拖二的驱动方式分别驱动泥浆泵(MP)，绞车(DW)，转盘(RT)和顶驱(TD)。
绞车和转盘电动机具有正反转功能。
转盘扭矩限制可在0～100%范围内任意调节。
绞车和泥浆泵均由两台电动机驱动，运行时负荷均衡，转速同步。
司钻控制台通过高性能的PLC控制，供司钻在钻井作业中进行各项操作，同时对控制系统的主要设备运行状态进行监控。
交流电动机控制中心的主要功能是对井场的钻台、泥浆泵房、泥浆循环罐区、油罐区、压气机房和水罐区等区域的交流电动机进行控制，并给井场提供照明电源。
交流电动机控制中心的电源来自一台变比为600V/400V的干式变压器。
若井场需要设置辅助发电机组，可在MCC柜配置辅助发电机组投入380V母线的接口。
电磁刹车装置给绞车在下钻作业中提供电磁制动力矩。
电控系统安装在一个具有撬座的房子内，系统与各外部设备的电缆电传动系统的动力配置，输出特性，控制操作和保护功能均能满足5000m(7000m)石油钻机的工作参数、性能和钻机工艺的要求。
系统采用防爆、防震、防潮和防火等措施，符合安全要求。
1电动钻机的发展电驱动用于钻机最早开始于20世纪50年代中期，随后逐步完善、成熟。
与机械驱动相比，电驱动具有调速特性好、经济性能高、可靠性强、故障率低、操作更安全、方便、灵活、易于实现自动控制等一系列的优越性：特别是全数字控制系统的出现，使得电驱动控制系统控制性能更完善，可靠性更高，调整及更改功能更便捷，故障诊断及维修更方便：电驱动可以通过可编程控制器获得很多机械驱动所无法实现的功能，如顺序操作和联锁功能等。
1.3. 1 国内外电动钻机的发展现状国外在1994年已生产出了全自动化钻机样机。
现已研制出自动化、智能化电动钻机，在钻井实践中取得了较好的使用效果。
我国电动钻机电气控制系统的研究始于20世纪70年代中期。
20世纪80年代末，在借鉴国外先进技术的前提下，生产出我国第一台直流驱动的ZJ45D陆地电动钻机。
20 世纪90年代，通过引进国外核心电气控制模拟单元，生产出深井直流电动钻机，如ZJ50D和ZJ70D。
20世纪90年代后期，在引进国外全数字控制技术的基础上，开始全数字钻机电气控制系统的研究，如采用国外数字直流调速器，将模拟控制直流电动钻机升级为数字控制直流电动钻机。
全数字电控系统是目前电控系统的主流，它是用微处理器实现软件控制，具有完善的故障自诊断、运行、显示和保护功能、，全数字控制系统各环节的控制参数可实时调整．以满足钻井工艺新要求和钻井工况的实时变化。
近几年将交流变频调速技术应用于石油钻采设备上，生产出全数字交流驱动电动钻机。
交流驱动电动钻机采用了交流变频调速技术。
能够适应钻井工艺的要求．简化了钻机的机械结构，减轻了维护保养工作，提高了安全性、可靠性和移运性，且绞车体积小、质量轻、故障少、维护方便；调速范围宽，可实现无级调运：能够以极低的速度恒扭矩输出。
实现数控恒钻压自动送钻，对提高钻井时效、优化钻井工艺、处理井下事故十分有利。
新型司钻控制系统控制精确、操作简单，使司钻摆脱了繁重的体力劳动，并注重了操作技巧和钻井参数的优选。
宏华ZJ70DBS钻机电气系统配套与使用中遇到的问题摘要：介绍了宏华产ZJ70DBS钻机在配套调试中遇到的问题，以及使用中在各种工况下的表现情况，以一个现场人员的视角讨论该套设备的优点，缺陷并提出改进建议。
关键词：电动钻机，变频，电气控制一、设备介绍ZJ70DBS钻机电气系统主要由4台主柴油发电机组、1台辅助柴油机发电机组、1座VFD房、1座MMC房、1座司钻控制房、2台绞车交流变频电动机、3台泥浆泵交流变频电机、组合液压站、各种传感器、电控元件、液控元件等构成。
本套系统划分为：供电，配电和控制三大部分。
供电回路采用：主发电机组或辅助发电机组供电两种方式。
主发电机组采用三菱柴油发电机组，提供正常钻井作业的动力。
设计辅助发电机组的目的是：当主发电机组不能运行的时候提供备用能源以保证应急操作或者当主发电机不必运行的时候，提供维护动力。
配电部分可划分为：变频传动部分和低压配电部分。
变频传动部分采用的是ABB的ACS800柜体式传动单元。
该单元包括以下部分：ACS800-307的柜式DSU整流单元、ACS800-107的柜式逆变单元和ACS800-607的制动斩波单元；整套传动系统采用分段直流母线供电方式，若出现一套整流设备有故障，可以闭合直流母线联络开关，从而通过另一套整流设备可为整个传动部分提供直流电源，保证正常的钻井作业，不至于产生停钻。
低压配电部分回路主要由：施耐德的MT框架型断路器、NS系列塑壳断路器、LC1系列接触器、LR2/LR9系列热继电器，鼠笼式电动机等组成。
控制部分选用西门子S7-300系列PLC，模块化，无排风扇结构，易于分布、强大的CPU处理能力，使得非常适合于石油钻机井场环境。
应用PROFIBUS总线技术，可以实现CPU与PROFIBUS网络上的其他分布式站点之间直接的高速、可靠的数据传输，从而建立了该套电气系统的控制脉络。
采用西门子MP370触摸屏，应用宏华自行开发的触摸软件，通过精美，简洁，实用的操作界面，为司钻提供简单轻松的操作，大大减少了工作强度，而且有实时设备和钻井工艺的状态数据显示，为司钻判断设备情况和钻井状态，提供了可靠实时的依据，同时为故障追踪，设备维护提供相关信息。
70D钻机性能简介一、简介ZJ70钻机是一种最大钻深能力为7000m(22966ft)的陆地SCR直流电驱动钻机，主要用于4500～7000m深度石油、天然气的勘探开发。
其形式及基本参数符合中国石油天然气行业标准SY/T5609的规定，主要配套部件符合API有关规范的规定。
能满足钻井新工艺的要求，钻机安全可靠。
该钻机绞车、钻井泵电传动系统采用一对二控制方式，即一套SCR电控柜同时控制两台直流电机。
转盘电传动系统采用一对二控制方式，即一套SCR电控柜同时控制一台直流电机。
绞车由两台直流电机通过链条传动驱动主滚筒和猫头轴，转盘由一台直流电机通过两档一级减速链条箱驱动，泥浆泵由两台直流电机通过窄V带驱动。
ZJ70D钻机技术和结构特点1、采用AC-SCR-DC一对二全数控电传动动力系统，绞车、转盘和泥浆泵可实现无级调速，获得良好的钻井特性。
启动平稳、传动效率高、负荷能自动均衡分配。
2、采用模块化设计，多种组合方式，增强了钻机通用性和互换性。
总体布置整齐、协调，设备模块少，搬家拆装方便，满足钻机快速移运的要求。
外钻台面上的设备、井架和底座低位安装，依靠绞车动力整体起升，方便安装并节省吊装设备。
3、绞车设计了4个机械档，与直流电机配合，有较宽的调速范围。
主刹车为液压盘式刹车，操纵控制简单、方便、省力，使钻井作业安全、可靠。
4、转盘采用独立驱动方式，使钻机的机动性提高，转盘驱动箱设两档，可满足不同工况的需求，提高钻井效率。
链条箱沉在钻台面下，钻台面平整、开阔、方便作业。
采用万向轴联接，安装时不需要严格更正。
5、该钻机的所有控制手柄、刹把、指重表等钻井仪表，均集中布置在司钻控制房内，便于司钻操作和观察。
6、电控系统采用国际上先进的可控硅整流控制技术，控制简单、方便、可靠。
7、采用先进的电子防碰装置和防碰过圈阀、重锤式防碰阀等组成防碰网络，可有效地防止上碰天车、下砸转盘事故的发生。
8、采用了高效泥浆固控系统，固控设备和系统流程能满足不同的钻井工艺技术要求，系统搬家方便、罐面平整、干净、整洁。
第十章电动钻机概述第一节石油钻机的分类及驱动形式一、电动钻机的发展电驱动钻机最早开始于20世纪50年代中期，随后逐步完善、成熟。
与机械驱动相比，电驱动具有调速性能好、经济性能高、可靠性强、故障率底、操作更安全、方便、灵活、易于实现自动控制等一系列的优越性。
特别是全数字控制系统的出现，使得电驱动控制系统控制性能更完善，可靠性更高，调整及更改功能更便捷，故障诊断及维修更方便。
电驱动可以通过可编程控制器获得很多机械驱动所无法实现的功能，如顺序操作和联锁功能等。
1. 国内外电动钻机的发展现状国外在1994年已生产出了全自动化钻机样机。
现已研制出自动化，智能化电动钻机，在钻井实践中取得了较好的使用效果。
(1)美国W-N Apache联合公司自动化钻机：其研制的自动化石油钻机，采用动力水龙头钻井方法，配备了自动移运和排放立根系统；采用微机控制系统，以监控钻机操作各工序正常作业；钻井深度为6096m。
其特点是钻机的总重量较轻，安装拆卸时间减少50％，采用自动化控制系统，可在lmin之内完成接单根作业，节约钻井时间12％-15％；全钻机只需要2人进行操作。
(2)挪威自动化钻机：挪威Temco公司生产的全自动化钻机，采用液压驱动的顶部驱动钻井系统，选用了一种轻型钻机结构，可降低钻井成本；采用机器人进行操作，在钻机中采用了许多新材料和智能技术，使钻井作业全自动化。
(3)小井眼自动化石油钻机：采用动力水龙头钻井方式，液压大钳、自动卡瓦、水平堆放钻杆，由机械手进行移运与排放。
该钻机自动化程度较高，接单根时间只需要6s。
实际应用中，电驱动钻机比机械驱动钻机具有更好的经济效益。
我国电动钻机电气控制系统的研究始于20世纪70年代中期。
20世纪80年代末，在借鉴国外先进技术的前提下，生产出我国第一台直流驱动的2J45D陆地电动钻机。
20世纪90年代，通过引进国外核心电气控制模拟单元，生产出深井直流咆动钻机，如ZJ50D和ZJ70D。
陆地钻机ZJ70DB电控系统技术规格书样本目录1.说明 32.订单优先顺序 33.术语定义 33.1所有者 33.2供应商/卖方/供货厂家/包装商 34.供货范围 34.1供货范围 34.2主要技术参数 45.规范和标准 56.设备工作环境条件 67.总体要求及设计 67.1动力、传动系统（电力系统单线图见附录 1）： 67.2MCC配电系统（MCC系统单线图见附录 2）： 77.3照明系统（照明系统单线图见附录 3）： 77.4控制系统（系统通讯单线图见附录 4）： 77.5司钻控制系统： 78.内容包括 88.1柴油发电机机组进线柜及控制 88.2接地检测网络 98.324V直流电源单元 98.4功率限制单元 98.5整流柜 98.6绞车交流变频控制柜： 108.7转盘交流变频控制柜： 108.8能耗制动柜及能耗电阻箱 118.9自动送钻控制柜 118.10游车防碰自动控制系统： 118.11泥浆泵交流变频控制柜 118.12系统综合控制柜(PLC柜 128.13智能化司钻电控台(PLC控制台） 128.13.1司钻台控制功能: 138.13.2触摸屏操作及主要显示功能表 138.14顶驱馈电单元 158.15变压器馈电单元 158.16400V馈电 158.17400V电机控制中心 158.18220V辅助配电盘 178.19工控上位机（PC） 189.监造及验收 1810.标志 1811.涂装及颜色 1812.需要提供的文件 1913.质量控制及保证 1914.注意 2015.附录 201. 说明本文中提供了ZJ70DB陆地钻机电控系统的最低设计要求，供应商需参考以下规格提供功能完整和适合的电控系统设备和元件。
2. 订单优先顺序若发生任何矛盾，应遵从以下顺序处理：同时满足采购订单，国际规范和国家标准当有任何矛盾，应遵从高者。
3. 供货范围ZJ70DB陆地钻机电控系统供货范围包括设计，材料，加工 /制造，装配，油漆，检验和测试，但不包括600/400V变压器，发动机组，气动力站及电控房。
