3GENx4SCR海尔海斯.docx

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3GENx4SCR海尔海斯

HDA34钻机电控系统

（配ZJ50/3150D钻机）

技术协议

用户：

xxxx

供货方：

海尔海斯（西安）控制技术有限公司

200x年x月x日

为了确保ZJ50D钻机的整体性能和可靠性，明确电气控制系统的配套范围，xxxx（以下简称需方）与海尔海斯（西安）控制技术有限公司（以下简称供方）就ZJ50D钻机的电气控制系统的设计、技术参数与性能、技术文件、技术服务、质量控制与责任等问题进行了认真细致的协商和讨论，并达成如下协议：

总体技术要求

1．电控系统型号为HDA34型。

传动系统的设计制造应本着“性能先进，工作可靠，运移方便，运行经济，满足HSE要求”的原则，其动力控制系统、直流输出特性、控制操作和各种保护功能、互锁功能等应能满足5000米钻机的工作参数、性能与钻井工艺要求。

采用正确可靠的防爆、防震、防潮、防水措施，符合安全操作要求。

整机性能和制造质量达到同类钻机的国际水平。

2．传动系统在环境温度－30°～+55°、海拔≤1000m（满负荷运行）、+20℃时相对湿度≤90%下能可靠、稳定运行。

3．系统设计、制造标准应与国际通用标准接轨。

系统设计应符合下列电气标准：

GB4720-84《电控设备第一部分：

低压电器电控设备》

GB3797-89《电控设备第二部分：

装有电子器件的电控设备》

APIRP500《石油设施电力装置场所分类推荐作法》

GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装备设计规范》

GB3836-1《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》

SY/T6283-97《石油天然气钻井健康、安全与环境勘探体系指南》

4．系统采用600V50HZ3φ交流柴油发电机组作为主动力。

主发电机和辅助发电机向400VAC母线供电方式为互锁式。

5．整套系统按一座控制房设计。

电控房外形尺寸在12.5m（长）×3.0m（宽）×3.1m（高）以内，房体为白色，表面涂白色海洋漆，便于整体运输。

需方自备系统描述

项目

数量

描　　　　　　述

1

3

卡特3512B型柴油机,额定功率1340kW,1500转/分,每台驱动一台1900千伏安,600伏,3相,50赫兹.功率因数0.7。

2

1

1500HP绞车，由2台YZ08/08A（800kW）串励直流电机驱动。

2

2

1600HP泥浆泵，每台泥浆泵由2台YZ08/08A（800kW）串励直流电机驱动。

4

1

转盘，由1台YZ08B（800kW）串激直流马达驱动。

5

1

VOLVO辅助柴油发电机组,额定功率400kw,1500转/分,驱动一台400千伏安,400伏,3相,50赫兹发电机。

供方供货范围

项目

数量

描　　　述

1

3

柴油发电机控制柜

2

4

SCR柜整流

3

1

柴油机用直流电源

4

1

同步系统

5

1

接地检测网络

6

1

功率限制器

7

1

手动关断电路

8

2

泥浆泵皮带轮防滑电路

9

1

系统主PLC

10

1

绞车能耗制动

11

1

司钻控制台

12

1

脚踏控制器

13

2

600V馈电开关

14

1

600:

400变压器1000kVA

15

1

变压器400V二次侧断路器

16

1

辅助柴油发电机接口

17

1

400V电机控制中心

18

1

400V/230V配电盘

19

1

电控房

20

1套

电缆及附件

21

1套

技术文件电子文本

22

培训

23

技术服务

SCR系统技术描述

1.三套柴油发电机组控制柜

提供3台柴油发电机组控制柜，发电机组控制柜采用ROSSHILL技术制造，机柜尺寸与ROSSHILL的GEN柜型完全相同。

每个柜子包括以下装置:

项目

数量

描　　　　述

A

1

MerlinGerinMaster-pact2000AF/2000AT,65KAIC,690V,3极断路器

延时/瞬时脱扣

手动储能、电动合闸

欠压脱扣保护

2NO/2NC辅助接点

固定安装

B

1

控制和仪表

●电流表，0-2000AAC

●电压表，0-750AAC

●功率表，0-2000KW

●无功功率表，0-2000KVAR

●发电机计时器

●柴油机控制按钮，“停机-怠速-运行”

●发电机“运行”指示灯（白色）

●发电机“在线”指示灯（红色）

●断路器和闸按钮

●手动柴油机调速电位器

●手动调压电位器

C

1

柴油发电机控制模块包括以下内容:

●电压调节器；

●工作温度范围为-30℃到+50℃；

●从零载到满载（KW），电压调节率为±1%；

●反应时间通常为1秒；

●有功功率从空载到满载，发电机功率分配差度小于额定功率的±10%；

●无功功率通过逆功降低补偿由各发电机分担；

●励磁电源供应，最大电流为12A（设置励磁电流极限以适应独立的励磁器）；

●控制模块的保护功能包括：

●逆功率跳闸保护–7%

●欠频跳闸保护-10%

●过压跳闸保护+15%

●过频跳闸保护+10%

●预设怠速的频率和电压值；

●电子调速器:

-从零载到满载，稳态速度调速率为±1HZ;

-反应时间通常为0.8秒；；

●柴油机之间（一冷一热）从空载到满载最大负荷差度为额定功率的±10%；

2.四套SCR整流柜

提供4个SCR整流柜，SCR整流柜采用ROSSHILL技术制造，机柜尺寸与ROSSHILL的SCR柜型完全相同。

每个柜包括以下装置:

项目

数量

描　　　述

A

1

Merlin-GerinMaster-Pact1600AF/1600AT断路器

欠压脱扣保护

2NO/2NC辅助接点

固定安装

B

1

电压表，0-1000VDC

C

1

电流表，0-2000ADC

D

1

SCR“运行”指示灯（绿色）

E

1

6脉冲，2象限工作，额定1900A，750VDC晶闸管桥

垂直空气冷却

半导体型熔断器保护

F

1

直流控制模块包括以下内容:

●　可控硅启动电路带有“强触发”输出，确保SCR导通，直接由交流线路产生同步信号

●　高速电流调节器，反应时间20微秒

●　两台独立的电动机驱动同一负载时，自动电流限载分配，无须其它设置或调节

●　所有钻井作业的电流限制为独立控制。

转盘扭矩限制装在司钻控制台上

●　绞车、泥浆泵和转盘电机的调速器与其相关的指配开关互锁

●　所有控制的设计都有安全装置，无须事先设定操作顺序。

操作人员随意按下任何按钮，确认安全时，系统会听从指令，若与操作不一致时，指令会被中断

●　手动电压控制用于维修作业

●可控硅门限值为SCR整流桥额定值的150%

●“零位连锁”,改变指配关系，必须将司钻台上的手轮回零，才能重新给电动机供电

●装在模块正面的表和转换开关可在故障是指示模块内部重要部位的电压

●绞车能耗制动控制回路

G

1

1套直流指配接触器使每个SCR桥能够进行多项指配转换

H

1

浪涌抑制系统“正常”指示灯（绿色）。

浪涌抑制系统保护SCR系统不受任何尖峰电压的损伤。

浪涌抑制系统由金属氧化物压敏电阻器（MOVS）和指示灯构成

3.柴油机电喷电源

柴油机电喷电源给柴油机提供24V直流电源，确保柴油发电机组顺利启动和正常工作。

包括以下装置：

项目

数量

描　　　述

A

1

24V充电器

B

1

24V电池

C

3

24V直流电源

4.一套同步系统

当一台或多台发电机被并车到交流母排上，再增开发电机并将其并到母排上，就需要使用发电机并车系统。

并车系统将发电机的频率、电压和相位与母排上交流电的频率、电压和相位进行比较，两者同步后即将待并车的发电机并到系统母排上。

并车系统包括以下装置:

项目

数量

描　　　述

A

1

同步表

B

1

电压表（0-750V）

C

1

频率表（45-55Hz）

D

1

发电机的同步选择开关

E

2

同步灯

F

1

同步确认继电器

5.一套接地检测网络

接地检测系统是通过一组接地电阻来探测交流电路和直流电路接地故障的，系统中有一个接地测试按钮用于确定接地故障显示是否由烧坏的灯泡造成的。

接地检测网络由以下部件组成:

项目

数量

描　　　述

A

1

直流接地百分表100%—0—100%

B

1

交流接地百分表0—100%

C

3

接地检测灯

D

1

测试按钮

6.一套功率限制控制器

功率限制系统将检测每套发电机组中柴油机的有功功率（kW）和发电机的总功率（kVA）.两者之中任何一个超过预先设定的限度，该系统便降低SCR的输出，直至每台发电机的载荷降低到发电机的限度值以下。

司钻控制台上有一个功率百分表，该表显示载荷占功率限度值的百分数。

当载荷接近功率限度值时，司钻控制台上的警告灯将开始闪烁。

7.冷启动电源电路（HOC）

冷启动电源电路用于在现场没有任何电源的情况下启动第一台柴油机。

该电路通过两块12伏电池向交流控制模板的“柴油机启动和脉冲检测回路”供电以启动第一台柴油机。

自动启动电源电路通过每台柴油机控制柜上的发电机内部连接终端块连接到所有发电机控制柜上。

另外，将有一套小型整流桥从辅助发电机得到交流电然后转换成所需要的直流电，在现场没有电的情况下给启动电路供电。

8.两套泥浆泵皮带轮防滑电路（超速保护）

皮带轮防滑电路为同一SCR桥并联驱动的2台串励电机提供超速保护。

由于皮带轮驱动中的机械故障，如果2台电机中的任何1台超过预定的速度极限，该电路通过打开直流指配接触器，切断输送到2台电机的电力。

指示灯和按钮安装在SCR柜门上，指示灯亮指示皮带轮打滑跳闸。

按钮用于皮带轮打滑故障复位。

皮带轮打滑电路通过HEDS（霍尔传感器）测量每台电机的电流并将这些值与SCR桥的电压输出相对比以探测超速情况。

9.一套系统主PLC柜

系统主PLC为高速、通用组合式小型PLC。

PLC用于SCR房与司钻台和其它钻井设备的连接通讯。

另外PLC还完成SCR桥逻辑指配关系。

PLC有以下特性:

项目

描　　　　述

A

西门子S7-300组合式PLC

B

32位固定及浮动点运算CPU

C

1024点数字输入/1024点数字输出

D

256点模拟输入/256点模拟输出

E

整个指令装置可嵌装

F

自诊断功能

G

专用通讯电缆

10.一套绞车能耗制动装置

松开脚踏开关后，在10到15秒之间，能耗制动会将绞车电机的速度从全速降至预定的猫头速度。

由单向接触器将直流电机产生的电能输送到一组不锈钢网格电阻中。

绞车正常工作时，能耗制动装置不工作，任何时候绞车的实际速度高于设定速度，绞车能耗制动会自动投入工作。

11.一套司钻控制台

司钻控制台由304不锈钢制成，手轮为实心不锈钢制成，提供100%备份功能。

司钻控制台为水密结构并带有密封门。

该司钻台装有充气装置，可应用于I类II部D组危险区域。

钻机供气装置将与外部85psi至150psi的干燥空气源相连。

司钻台内部装有调压器以保持相对于外界为正压。

司钻台和PLC柜之间采用专用通讯电缆通讯，电缆从司钻台底部进入。

项目

数量

描　　　　述

A　

4

泥浆泵1速度给定手轮

泥浆泵2速度给定手轮

绞车速度给定手轮

转盘速度给定手轮

B

6

SCR指配开关

泥浆泵1风机开关“开-关”

泥浆泵2风机开关“开-关”

绞车工作状态选择开关“正转-停止-反转”

转盘工作状态选择开关“正转-停止-反转”

PLCBYPASS开关

C

2

转盘电流表

百分功率限制表

D

15

发电机1“在线”指示灯

发电机2“在线”指示灯

发电机3“在线”指示灯

SCR1“工作”指示灯

SCR2“工作”指示灯

SCR3“工作”指示灯

SCR4“工作”指示灯

泥浆泵1风机“工作”指示灯

泥浆泵2风机“工作”指示灯

绞车风机“工作”指示灯

转盘风机“工作”指示灯

司钻台“气损”指示灯

“功率限制”指示灯

接地故障指示灯

SCR房温高和烟雾报警

E

4

直流紧急关闭按钮

交流紧急关闭按钮

故障复位按钮

静灯测试按钮

F

1

转盘钮矩限制电位器

G

1

Z型增压系统

H

1套

插座和插头

12.脚踏控制器

脚踏控制器由304不锈钢制成，适用于钻台上的环境条件。

包括双不锈钢复位弹簧，一旦1只弹簧失效，脚踏控制器自动复位。

同时还包括与司钻控制台相连的干燥空气供应。

脚踏控制器通过1根3芯电缆直接与司钻台相连。

13.两套600V馈电器

提供以下600V馈电断路器。

项目

数量

额定

描　　　述

1

1

1600AF/1000AT固定安装，600V,3P,65kAIC

MCC变压器和顶驱馈电断路器，安装在2号和3号发电机柜

14.一台600:

400变压器

为给所有辅助MCC设备供电，提供下列干式变压器:

项目

数量

描　　　　述

1

1

1000KVA，600V:

400V,50Hz,3φ，铜线绕阻，环氧树脂浇注

15.一套变压器400V二次侧断路器

项目

数量

描述

A

1

断路器

∙1600AF/1600AT

∙42kAIC

∙手动储能,手动合闸

∙固定安装

C

1

电压表，0-500V

D

1

电流表，0-2000A

E

1

变压器在线指示灯

此断路器与辅机400V进线断路器互锁。

两台断路器只能有一台处于闭合状态，防止辅机向600V母线反送电。

16.一套辅助柴油发电机接口

项目

数量

描述

A

1

断路器

∙800AF/630AT

∙42kAIC

∙手动储能,手动合闸

∙固定安装

C

1

电压表，0-500V

D

1

电流表，0-750A

E

1

辅机在线指示灯

17.一套400V电动机控制中心

马达控制中心采用GCS柜型，400伏50赫兹，配置足够数量（七个柜子，约六十三个回路）和容量的交流电机起动供电回路。

水平母线为镀锡铜排,额定电流2000安培，垂直母线为镀锡铜排，额定电流1000安培。

接地铜排跨接整个马达控制系统。

每个启动器都带有断路器、接触器、热继电器和红色运行指示灯。

30kW以上的电机采用软起动器启动，软启动为一拖三方式，安装软启动器的柜子采用GGD柜型。

Legend:

HOA=Hands-Off-AutomaticControl

2WRC=Two

（2）WireRemoteControl

PBSS=PushbuttonStop/Start

3WRC=Three（3）WireRemoteControl

AF/AT=AmpFrame/AmpTrip

FVNR=FullVoltageNon-Reversing

项目

数量

容量

控制

描述

1

2

55kW

HOA

灌注泵

2

1

55kW

3WRC

除砂泵

3

1

55kW

3WRC

除泥泵

4

2

75kW

3WRC

混合泵

5

1

55kW

3WRC

剪切泵

6

1

75kW

3WRC

备用

7

1

55kW

HOA

备用

8

1

11kW

HOA

MP1A风机

9

1

11kW

HOA

MP1B风机

10

1

11kW

HOA

MP2A风机

11

1

11kW

HOA

MP2B风机

12

1

11kW

HOA

DWA风机

13

1

11kW

HOA

DWB风机

14

1

11kW

HOA

RT风机

15

2

11kW

HOA

备用

16

1

3kW

HOA

MP1喷淋泵

17

1

3kW

HOA

MP2喷淋泵

18

1

7.5kW

HOA

绞车润滑油泵

19

1

7.5kW

HOA

转盘润滑油泵

20

1

3kW

HOA

备用

断路器

项目

数量

容量

描述

1

7

150AF/150AT/3P

1#-7#固控罐

2

1

150AF/150AT/3P

录井

3

2

150AF/150AT/3P

空压机

4

1

150AF/150AT/3P

油罐区

5

1

150AF/150AT/3P

水罐区

6

2

150AF/150AT/3P

离心机

7

1

150AF/150AT/3P

钻台区供电

8

1

100AF/100AT/3P

司钻房供电

9

1

150AF/150AT/3P

组合液压站

10

1

100AF/100AT/3P

防喷器供电

11

2

100AF/40AT/3P

空调

12

1

150AF/150AT/3P

固井供电

13

1

400AF/400AT/3P

生活用电（3P+N输出）

14

2

100AF/100AT/3P

备用

15

2

150AF/150AT/3P

备用

16

2

150AF/150AT/3P

备用

17一套400Y230V配电盘

一套400Y230V，3相四线制配电盘，配电盘通过600:

400V照明变压器二次侧供电。

项目

数量

电压

断路器

描述

1

1

400Y230

25AT/3P

辅助发电机房照明

2

3

400Y230

63AT/3P

1#-3#柴油机房

3

1

230

15AT/1P

SCR房内照明

4

1

220

16AT/1P

SCR插座

5

1

220

25AT/1P

固控区照明

6

1

220

16AT/1P

泵区照明

7

1

220

25AT/1P

钻台区照明

8

1

220

16AT/1P

水灌区照明

9

1

220

16AT/1P

油灌区照明

10

4

220

25AT/1P

井场照明

11

2

220

25AT/1P

井场房

12

1

220

25AT/3P

备用

13

2

220

25AT/1P

备用

14

2

220

16AT/1P

备用

15

1

220

16AT/1P

DWA电机加热

16

1

220

16AT/1P

DWB电机加热

17

1

220

16AT/1P

RT电机加热

18

1

220

16AT/1P

MP1A电机加热

19

1

220

16AT/1P

MP1B电机加热

20

1

220

16AT/1P

MP2A电机加热

21

1

220

16AT/1P

MP2B电机加热

22

3

220

16AT/1P

备用

23

1

220

16AT/1P

36V变压器

18一座电控房

动力控制房长不大于12500mm，宽不大于3000mm，高3100mm。

房子的底部具有起吊和拖拉结构，满足自背车装车要求。

房子的框架用结构钢连续焊接而成，外侧墙和房顶采用12#钢板，所有的拐角都经弯曲加工及缝焊而成，没有钢体本身尖角暴露。

房子底梁为12x45#钢，底部总高度为12.25英寸。

房子的三面墙用整体发泡做隔热处理，地板和装插头座的端墙则不作隔热处理。

房内用5毫米厚的层状胶合板全包，不靠设备的墙面则包有彩板。

房内过道全长铺有氯丁橡胶垫。

房子带有两个门，其中一个门正对一号发电机。

向外推开门把手，门向外开。

房子配有两个TTA100AD/TWE075SD空调。

空调是美国TRANE公司分体式的，压缩机和盘管部分装在房体外一端的撬台上，其顶部不高于房顶。

空调室内机安装在房子的内部。

冷风通过风道送入电控房，可控硅桥产生的热空气则通过柜子顶部与房顶之间的空间循环到空调系统中去。

房内用四组230V50Hz荧光灯照明。

这些照明灯装在房内吊顶上。

房内还装有一套紧急照明灯，该照明灯以电池作后备电源并有自充电功能。

用于维护保养作业的。

发电机输出的电流经动力控制房上的动力线进口送到SCR系统。

控制电缆通过接插件将SCR系统和发电机组连接。

动力线进口与SCR柜在同一侧。

直流电通过单头接插件从房子一端的接线板上输出。

直流控制电缆接插件，钻机交流电输送及控制电缆输出接插件都向下倾斜45度以减小电缆上的应力。

房子的制造过程包括除锈及内、外两层都喷漆，即环氧树脂底漆及白色的聚氨脂表漆。

房体的防腐处理应能够适应海洋型潮湿气候环境。

变压器和两个空调冷凝器及绞车动力刹车电阻箱安装在房子的另一端。

SCR柜及发电机控制柜内部的控制电缆采用单芯仪器电缆，根据需要，其额定电压为600伏或2000伏，包有阻燃聚丙烯纤维绝缘层，工作温度高达摄氏125度。

这些电缆的设计满足海洋钻井平台对控制电缆的要求。

房子内配烟雾探测器和温度传感器，在房外设声光报警装置，当房内烟雾超标时，房外的声光报警装置回报警，同时在司钻台上也有信号灯指示。

19电缆及附件

全套动力及控制电缆内容包含：

SCR房至7台直流电动机的动力电缆及控制电缆。

动力电缆为每极一根国产535电缆。

SCR房至司钻台的控制电缆和通讯电缆。

动力电缆采用国产535电缆，控制电缆采用上海南洋产品（南洋不生产的品种除外）。

20技术文件

A

5

操作维修使用手册（中、英文）

B

5

用户图册

C

5

产品合格证（一正四副）

D

3

调试报告

E

3

装箱清单

21培训

在西安HHCT工厂，为用户提供4人为期7天的免费培训。

培训期间学员的旅行和生活费用由用户自理。

22技术服务

HHCT为每套设备免费提供至少1位服务工程师在主机厂的调试服务，完成系统在钻机厂的调试和试运转。

HHCT为每套设备提供至少一人30天的国内现场服务，费用由供方负责。

质量保证

HHCT承诺，上述所供产品质量保证期为产品总装出厂后18个月以内或使用期12个月以内，以时间先到者为准。

质保期内如出现质量问题，HHCT无条件承担修理费用，包括工程技术人员的旅行及食宿、材料费等。

需方：

xxxx

供方：

海尔海斯（西安）控制技术有限公司

代表：

代表:

200x年x月x日