[实用新型]采用高压变频驱动系统的超高压钻井泵试验台

说明书

技术领域

本实用新型属石油钻采机械领域，涉及一种采用高压变频驱动系统的超高压钻井泵试验台。

背景技术

目前，国内的钻井泵试验台多采用a）两台或三台柴油机+联动机驱动，占地面积大，现场施工工作量大，技术含量低，操作繁琐，实用性和可操作性差、效率低、能耗高、环保性差；b）柴油发电机组+通用型交流变频调速装置+中低压交流变频电动机驱动，使用通用型交流变频调速装置时,系统电压多为400V或600V，因钻井泵负载功率大，交流变频电动机负载电流大，无法实现手动旁路即工频/变频切换控制；c）工厂电网+升压或降压变压器+通用型交流变频调速装置+中低压交流变频电动机驱动，由于引入了升压或降压变压器，中间环节多，使系统能效低，系统也无法实现手动旁路即工频/变频切换控制。交流变频驱动装置通过变频器柜输出电压连续可调、频率可调的交流电，控制交流变频电动机驱动负载。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率交流变频驱动装置不断地成熟起来，也越来越广泛地应用于各领域。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种高效节能、易施工、能实现工频/变频切换、安全性高的采用高压变频驱动系统的超高压钻井泵试验台。

本实用新型的目的是这样实现的：一种采用高压变频驱动系统的超高压钻井泵试验台，包括操作控制台、数据采集处理系统和监控系统、通过控制电缆与操作控制台连接的高压变频驱动系统、与高压变频驱动系统连接的机械传动系统、与机械传动系统连接钻井液循环系统，所述的高压变频驱动系统包括6千伏的高压电源母线、与6千伏高压电源母线电连接的高压开关柜、与高压开关柜电连接的高压变频系统、与高压变频系统电连接的高压交流变频电动机，其中高压变频系统包括与高压开关柜连接的高压变频器柜、与高压变频器柜连接的旁路柜、控制柜；

所述的机械传动系统包括双速变速箱和万向轴，该双速变速箱与高压交流变频电动机同轴连接，同时该双速变速箱又通过万向轴与钻井泵连接。

所述的钻井液循环系统包括低压吸入管汇、高压排出管汇、循环罐、钻井泵，其中循环罐一次通过低压吸入管汇、高压排出管汇与钻井泵连通。

所述的双速变速箱采用高硬齿面单级大功率的双速变速箱。

本实用新型具有如下优点：

1. 该试验台利用工厂电网6kV高压电源，省去了柴油机或柴油发电机组，现场施工简单，实用性、可操作性、环保性强；

2. 该试验台直接利用工厂电网6kV高压电源母线输入6kV高压变频器，省却了升压或降压变压器装置，能量变换环节少，高效节能，技术先进成熟。

3. 该试验台高压变频驱动系统的电压高，电流小；且变频器故障时，高压交流变频电动机可手动旁路，实现工频/变频切换功能，减少了因变频器故障造成的钻井泵试验台停机率，提高了安全性和可靠性。

4. 该试验台机械传动部分采用高硬齿面单级大功率双速变速箱加万向轴驱动,寿命长，传递功率大，功率最高达2400HP。

5. 该试验台可实现52MPａ以下高压钻井泵的满负荷试验，试验范围广。是一种从小功率到大功率、从中低压到超高压(52MPa)钻井泵试验的先进试验装置。

附图说明

图1是本实用新型的结构布局示意图。

图2是本实用新型高压变频驱动系统电气原理图。

具体实施方式

如图1所示，工厂电网6kV高压电源母线1通过电缆接入高压开关柜2输入6kV高压变频器柜3，通过控制柜13、操作控制台14和控制电缆15，即改变操作控制台相应的泵冲、泵压参数设置，控制调节高压变频系统3输出频率连续可调的高压交流电，通过动力电缆25控制6kV高压交流变频电动机4，即可改变高压交流变频电动机4的转速，从而改变双速机械变速箱5的输入转速，并通过双速机械变速箱5换档配合，通过万向轴6驱动钻井泵10运转，即完成钻井泵从循环罐9经过低压吸入管汇7吸入钻井液，经钻井泵10、高压排出管汇8将高压液体排出到循环罐9的不断的循环，使钻井泵达到所要求的冲次，并通过高压输送管8阀门组的调节实现所要求的从0至52MPａ压力的空载、负荷试验，满足API Spec 7K和SY5138及技术设计、试验大纲关于钻井泵试验的要求。在变频器故障时，通过高压开关柜2高压隔离开关的不同组合及旁路柜12实现工频/变频切换，实现交流变频电动机4手动旁路，减少了因高压变频器柜11故障造成的钻井泵试验台停机率，提高了安全性和可靠性。