电动钻机电气手册150问.docx
《电动钻机电气手册150问.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电动钻机电气手册150问.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电动钻机电气手册150问
电动钻机电气手册150问
前言
近几年，我国石油钻井装备的制造技术发展很快，大量高新技术产品不断地投入到石油装备中，如直流电动钻机、交流变频电动钻机和顶驱等，设备的技术含量越来越高，但是，现场工作人员往往长期忙于生产，很多人没有时间参加专业技术培训，也没有精力去看厚厚的远离现场的理论教材，对电动钻机中的新技术、新设备、新器件缺乏基本认识和全面了解。
为了使新设备的作用得到充分发挥，减少误操，提高生产效益。
为此，我们编写了这本手册，以方便现场学习和随身携带，。
本书所选题材，内容由浅入深，兼顾了不同电气技术水平的读者，现场工作人员通过阅读本书，可以提高对电动钻机中新技术的了解和认识，能更好地管理和使用新设备。
本书可以作为电动钻机的新技术培训参考书。
本书的特点是：
突出“新”知识、“新”概念，问题精炼，通俗易懂，接近现场，对于提问中涉及的关键专业名词，翻译成英语，不仅适用于国内工作，还适用于对外石油钻井合作。
内容简介
本手册以提问的方式介绍了近几年来电动钻机中出现的新技术、新设备、新器件及其使用。
主要体现了现代数字控制技术在电动钻机中的广泛应用，从一部电动钻机到一台逆变焊机都离不开数字控制技术，突出了现场总线、PLC和矢量控制等，设备有顶部驱驱动装置、柴油发电动机、自动送钻和电磁涡流刹车等及其相关概念。
其中，以国产交流变频钻机为主，在介绍国产直流电传动系统的同时，也提到进口直流电传动系统的相关问题，涉及到电动机理论、自动控制理论、电力电子技术、微电子及计算机技术等。
1.什么是电动钻机？
2.什么是嵌入式系统？
3.什么是现场总线？
4.现场总线技术产生有那些意义？
5.全球重要企业的现场总控制线系统有哪些？
6.什么是Profibus现场总线？
7.什么是Profibus－DP？
8.什么是CAN现场总线？
9.什么是ASI现场总线？
10.什么是绝缘穿刺？
11.什么是WINCC？
12.什么是PLC？
13.什么是S7-300/400？
14.PLC能用于过程控制吗？
15.什么是MPI？
16.什么是模拟量？
17.什么是数字量？
18.什么是I/O信号？
19.什么是冗余？
20.什么是S7-300的冗余？
21.什么是S7-400H的冗余？
22.什么是组态？
23.组态要通过编写程序来实现特定的任务吗？
24.什么是I/O单元？
25.什么是I/O余量？
26.什么是分布式控制系统？
27.什么是ET200?
28.什么是工业以太网？
29.什么是初始化？
30.什么是比特？
31.什么是比特率？
32.什么是字节？
33.什么是智能控制？
34.什么是模糊控制？
35.什么是自适应控制？
36.什么是伺服系统？
37.什么是触摸屏？
38.什么是人机界面？
39.什么是钻井一体化仪表？
40.什么是智能化司钻？
41.什么是工控机？
42.什么是工业电视监控系统？
43.什么是单片机？
44.什么是电子防碰天车？
45.什么是自动送钻系统?
46.什么是恒钻压送钻？
47.什么是恒速送钻？
48.什么是顶驱？
49.什么是电磁涡流刹车？
50.什么是液压盘式刹车？
51.什么是软扭矩系统？
52.什么是“一对一”/“一对二”驱动方式？
53.什么是司钻操作的“正常”操作方式/“应急”操作方式？
54.什么是绞车电动机的单机/双机运行方式？
55.什么是“零速度憋电动机”？
56.什么是“有速度憋电动机”？
57.什么是“悬停”？
58.什么是变频器？
59.什么是变频调速？
60.什么是矢量控制？
61.什么是V/f控制？
62.什么是PID控制？
63.什么是开环控制/闭环控制？
64.什么是变频器的恒转矩调速/恒功率调速？
65.什么是变频器的失速防止功能？
66.变频器是怎么起动电动机的？
67.什么是变频器自整定？
68.什么是OP1S操作面板？
69.什么是软起动器？
70.软起动器和变频器有什么区别？
71.软起动器具备哪些保护功能？
72.什么是能耗制动？
73.什么是再生制动？
74.再生制动和能耗制动有什么不同？
75.什么是泵升电压？
76.什么是电枢？
77.什么是串励直流电动机？
78.什么是串励直流电动机并联驱动？
79.什么是无功功率？
80.什么是柴油发电动机的功率？
81.什么是无刷励磁？
82.发电动机并列必须具备哪些条件？
83.什么是接地故障检测？
84.发电动机是怎样调节输出电压的？
85.怎样调节发电动机的无功功率？
86.什么是增益调节？
87.什么是稳定性调节？
88.什么是发电动机的负载分配？
89.什么是发电动机的主从控制电路？
90.什么是功率限制？
91.功率限制电路主要有哪些作用？
92.什么是逆功？
93.什么是免维护铅酸蓄电池？
94.什么是浮充电？
95.什么是高压电网控制柜？
96.什么是缺省值？
97.什么是给定值？
98.什么是指配？
99.什么是使能？
100.什么是零位联锁保护？
101.什么是链条防滑电路？
102.什么是编码器？
103.什么是增量式编码器？
104.什么是绝对式编码器？
105.什么是阀岛？
106.什么是光电耦合器？
107.什么是接近开关？
108.什么是霍尔传感器？
109.什么是逆变器？
110.什么是整流器?
111.什么是镇流器？
112.什么是斩波器？
113.什么是变送器？
114.什么是传感器？
115.什么是不间断电源？
116.什么是稳压电源？
117.什么是开关电源？
118.什么是执行器？
119.什么是急停？
120.什么是风机失风？
121.什么是空间加热器？
122.什么是铂热电阻？
123.什么是电磁阀？
124.什么是比例控制？
125.什么是比例阀？
126.什么是温控器？
127.什么是母排？
128.什么是司钻脚踏“油门”？
129.什么是差动变压器？
130.什么是隔爆型电器？
131.什么是增安型电器？
132.什么是正压型电器？
133.什么是本安型电器？
134.什么是LED防爆灯具？
135.什么是IP防护等级
136.井场接地有哪些作用？
137.什么是防雷系统？
138.什么是防雷击模块？
139.什么是浪涌？
140.什么是谐波？
141.什么是电磁干扰？
142.什么是电磁兼容？
143.什么是逆变焊机？
144.什么是VFD？
145.什么是PWM？
146.什么是PAM？
147.什么是SCR？
148.什么是GTO？
149.什么是IGBT？
150.什么是IPM?
1、什么是电动钻机？
电动钻机（ElectricRig）又称电动钻机，通常是指钻井动力设备绞车、转盘和泥浆泵由电动机来驱动并能实现无级调速及转矩控制的钻机。
电动钻机分为直流电动钻机和交流变频电动钻机。
2、什么是嵌入式系统？
嵌入式系统（EmbeddedSystem）是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。
实现应用软件与硬件一体化。
具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点。
特别适合于要求实时的和多任务的体系。
3、什么是现场总线？
现场总线（Fieldbus）是应用在工业和工程现场，在嵌入式测量仪表与控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的网络系统。
现场总线系统是具有开放连接和多点数字传输能力的底层控制网络。
现场总线使自动控制系统的结构大大简化，分散化的设备都具有通信能力和控制信息处理能力，提高了控制系统的可靠性和整体性能水平。
4、现场总线技术产生有那些意义？
现场总线技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。
现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备连接，摆脱了传统一对一连线，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能；现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。
5、全球重要企业的现场总控制线系统有哪些？
全球重要企业的现场总线控制系统（FCS-FieldbusControlSystem）有罗克韦尔（Rockwell）现场总线控制系统；西门子（Siemens）现场总线控制系统；ABB现场总线控制系统：
施耐德（Schneider）现场总线控制系统；三菱（Mitsubishi）现场总线控制系统；欧姆龙（Omron）现场总线控制系统等。
6、什么是Profibus现场总线？
Profibus是国际上通用的现场总线标准之一，是一种开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。
广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力、石油等其他领域自动化。
它为多主从结构，可方便地构成集中式、集散式和分布式控制系统。
7、什么是Profibus－DP？
Profibus－DP（DecentralizedPeriphery）是现场总线Profibus的一种通信协议，用于自动化系统与分布式I/O站之间的高速数据传输。
主站和从站之间采用循环数据（轮询）的通信方式。
Profibus－DP是目前电动钻机中最主要的现场总线。
8、什么是CAN现场总线？
CAN（ControllerAreaNetwork）总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。
它的应用范围遍及从高速网到低成本的多线路网络。
CAN总线技术在钻井参数仪及综合录井仪中得到了广泛应用。
9、什么是ASI现场总线？
ASI（ActuatorSensorInterface）是一种用来在控制器（主站）和传感器/执行器（从站）之间双向交换信息的总线网络，属于现场总线最底层设备级的监控网络系统。
智能化井电系统采用了ASI总线技术。
10、什么是绝缘穿刺？
使用规范的ASI电缆时，绝缘穿刺技术可以使电缆任何一个位置上安全容易地连接到从站接口装置上。
从站接口装置上的触点插针能穿透电缆的绝缘层并与铜导线紧紧的接触。
如果移走从站，抽出插针时，电缆的自封特性可以保证完全的绝缘。
由于电缆具有特殊的几何形状，绝缘穿刺不会将ASI电缆的极性接反。
11、什么是WINCC？
WINCC西门子提供的可运行于Windows操作系统的人机界面监控软件。
无论是单用户系统，还是冗余多服务器/多用户系统，WINCC均是最佳选择。
12、什么是PLC？
PLC（ProgrammableLogicController）是指可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统装置，使用PLC后减少了司钻台和电控房之间的控制电缆数量。
在各PLC单元之间以及司控台和电控房之间通过串行通讯来传递信息。
13、什么是S7-300/400？
S7-300/400属于西门子模块式PLC，S7-300是模块式中小型PLC，最多可以扩展32个模块。
S7-400是大型PLC，可以扩展300多个模块。
S7-300/400可以组成MPI、PROFIBUS和工业以太网等。
S7-300/400主要由机架、CPU模块、信号（输入/输出）模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。
14、PLC能用于过程控制吗？
早期的PLC只是用来完成一些电气逻辑控制和开关量，现在的PLC在性能上，特别是对模拟信号的处理能力上已经大大提高，现在PLC是可以用于过程控制的。
15、什么是MPI？
MPI（MultiPointInterface）是多点接口的简称，是西门子的一种多站通讯协议，通过MPI可以同时与多个设备建立通信连接，可以连接电脑、人机界面（HMI）及其他西门子工控设备。
16、什么是模拟量？
模拟（Analogue）量是指连续变化的信号，如4~20mA，0~10V等电压或电流信号。
17、什么是数字量？
数字（Digital）量就是开关状态的信号，是不连续变化的信号，接通为1，断开为0。
18、什么是I/O信号？
I/O（Input/Output）信号就是输入/输出信号，I/O信号一般分为：
AI、AO、DI和DO。
AI为模拟量输入信号，AO为模拟量输出信号，DI为数字量输入信号 ，DO为数字量输出信号。
19、什么是冗余？
冗余（Redundancy）是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。
20、什么是S7-300的冗余？
S7-300只能够实现软件冗余，软件冗余是西门子公司实现冗余功能的一种低成本解决方案，可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。
21、什么是S7-400H的冗余？
S7-400H采用“热备用”模式的主动冗余原理，在发生故障时，无扰动地自动切换。
两个控制器使用相同的用户程序，接收相同的数据，两个控制器同步地更新内容，任意一个子系统有故障时，另一个承担全部控制任务。
22、什么是组态？
组态（Configuration）就是用应用软件中提供的工具和方法完成工程中某一具体任务的过程。
与硬件生产相对照，组态与组装类似。
23、组态要通过编写程序来实现特定的任务吗？
在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序来实现的。
编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误。
组态软件的出现，解决了这个问题。
虽然说组态就是不需要编写程序就能完成特定的应用，但是，为了提供一些灵活性，组态软件也提供了编程手段，一般都是内置编译系统。
24、 什么是I/O单元？
通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。
CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。
25、什么是I/O余量？
I/O余量是系统中I/O数量大于应用的要求，与冗余不同，这种余量只是数量上的，主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能。
26、什么是分布式控制系统？
分布式控制系统（DCS-Distributed Control System）又称集散控制系统。
分布式控制系统通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制。
分布式控制系统的主要特点就是：
分散控制集中管理。
27、什么是ET200?
ET200是一种西门子实现分布式I/O系统的远程通讯模块，通过ET200通讯模块与PROFIBUS-DP相连接可实现分布式现场控制。
28、什么是工业以太网？
工业以太网（IE-IndustrialEthernet）是其在技术上与商用以太网兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度和适用性方面应能满足工业现场的需要，即在环境适应性、可靠性、安全性和安装使用方面满足工业现场的需要。
29、什么是初始化？
初始化（Initialization）通常是指将设置修改的参数恢复为出厂的设置值（默认值）。
30、什么是比特？
比特（Bit）通常是指二进制数系统中的位，是数据存储和传输的最小单位。
二进制中每个0或1就是一个位（比特），如二进制数1011就是4比特。
31、什么是比特率？
比特率bps（BitPerSecond）是指每秒传送的比特数，是数据传输速率的常用单位。
32、什么是字节？
字节（Byte）是计算机信息技术中用于数据存储和传输的一种计量单位，1个字节等于8位二进制（8比特）。
一个英文字母占一个字节的空间，一个中文汉字占两个字节的空间。
33、什么是智能控制？
常见的定义是：
一个自动控制系统具有从周围环境自学习的能力，自动进行信息处理或人机交互地完成拟人任务以减少被控对象的不确定性，能规划、产生并能安全、可靠地执行控制作用。
34、什么是模糊控制？
模糊控制（FuzzyControl）是一种基于模糊数学理论的新型控制方法，摆脱了控制对象输入、输出物理量的精确描述，用自然语言描述专家控制策略，以机器模拟人的模糊思维对系统实现有效控制。
是智能控制技术的一个重要分支。
35、什么是自适应控制？
自适应控制（SelfAdaptiveControl）是一种智能控制技术，对不确定性的系统，能相应地改变和调整控制器的参数，以适应系统特性的变化，保证整个系统的性能指标达到最优或者近似最优。
36、什么是伺服系统？
伺服系统（ServoSystem）是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，一般用来调速和快速定位，其控制精度很高，在有严格位置控制要求的场合中用伺服来实现。
37、什么是触摸屏？
触摸屏（Touchscreen）是一种人机交互方式的电脑输入设备，可代替鼠标或键盘。
当用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，系统根据手指触摸的图标或菜单位置来选择信息输入。
38、什么是人机界面？
人机界面（HMI-Human-MachineInterface）是人与机器都能认识、操作的媒介，人与机器之间的信息交流和控制活动都发生在人机界面。
常用的人机界面器件有触摸屏、操作面板或文本显示器等。
39、什么是钻井一体化仪表？
钻井一体化仪表是一种数字化的综合钻井仪表，它是将传感器、编码器和变送器等采集的钻井现场即时信息送入PLC集中处理，钻井参数可显示在触摸屏、显示屏、工控机及远程电脑上。
40、什么是智能化司钻？
智能化司钻（DDC）通常是指基于IPC、PLC和PROFIBUS－DP等控制系统，司钻通过人机界面发送指令，以实现对钻井设备的自动化控制。
41、什么是工控机？
工控机（IPC-IndustrialPersonalComputer）也叫产业电脑或工业电脑，是专门为工业现场而设计的计算机。
42、什么是工业电视监控系统？
工业电视监控系统（IndustrialTelevisionMonitoringSystem）也称工业电视，用作顶驱、游车、转盘、泥浆泵等的实时监视，司钻通过显示器能远距离、多角度的观察和操作井场设备。
43、什么是单片机？
单片机（Singlechip）又称单片微控制器,它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，是芯片级的计算机系统。
单片机内部也有和普通电脑功能类似的模块，如CPU，内存，并行总线和存储器。
它可以嵌入到任何对象体系中去，实现智能化控制。
44、什么是电子防碰天车？
电子防碰天车（ElectronicCrownSaver）又叫电子天车防碰装置，它是集监测钻机游车高度、速度、预警、声光报警及紧急刹车于一体的智能化测控系统。
当游车运行超过设定的高度界限，系统将自动起动刹车装置，使游车准确、稳定地停在安全区间，防止发生游车上顶、下砸事故。
45、什么是自动送钻系统?
自动送钻（ADC）系统通常是指采用有速度传感器的矢量控制技术，通过对独立的交流变频送钻电动机进行调速，来控制钻井绞车的运行，代替司钻手动送钻，实现钻井过程的自动化送钻。
46、什么是恒钻压送钻？
恒钻压送钻是自动送钻系统的一种送钻操作方式，恒压送钻操作使用于正常钻井时的恒钻压自动送钻，大大减小司钻的劳动强度。
47、什么是恒速送钻？
恒速送是自动送钻系统的另一种送钻操作方式。
恒速送钻操作使用于恒速度提升或下放井架或钻具，作为绞车故障时的备用功能。
48、什么是顶驱？
顶驱（TDS-TopDriveSystem）是顶部驱动钻井装置的简称，是一种多功能钻机设备。
它悬挂在井架大钩下，在特定的轨道上随游动系统上下移动。
顶驱分电动顶驱和液压顶驱两大类，而电动顶驱又分交流和直流两类。
常见的进口顶驱有VARCO、CANRIG、TESCO、MH等，国产顶驱主要有北石和天意。
49、什么是电磁涡流刹车？
电磁涡流刹车（MagneticEddyCurrentBrake）简称电磁刹车，是钻井绞车的辅助刹车。
它利用转子上感生的涡流电流进行无磨损减速制动。
下钻时只通过改变励磁电流即可调节制动力矩，控制下钻速度。
50、什么是液压盘式刹车？
液压盘式刹（HydraulicDiskBrake）车是钻井绞车的主刹车，是集机、电、液一体化的钻井绞车制动装置。
绞车主刹车采用液压盘式刹车，盘刹操作手柄置于司钻控制房内，改善了司钻的工作环境，大大减轻了司钻的劳动强度。
51、什么是软扭矩系统？
软扭矩系统（SoftTorqueSystem）是指正常工况时转盘或顶驱调速器为恒转矩调速，特殊工况时自动转为转矩控制。
特别是扭矩软释放和软扭矩控制，能减小钻具有害振颤、防止扭断卸扣事故，提高钻头寿命和钻进速度。
52、什么是“一对一”/“一对二”驱动方式？
“一对一”驱动方式也称“一拖一”驱动方式，是指每套传动柜与所驱动的电动机一一对应，不能驱动其他电动机。
“一对二”驱动方式也称“一拖二”驱动方式，通常是指直流电动钻机SCR系统，通过直流接触器切换，使每套SCR传动柜均能驱动两种钻井设备，每种钻井设备具备两套SCR传动柜驱动。
53、什么是司钻操作的“正常”操作方式/“应急”操作方式？
“正常”操作方式是由PLC总线系统完成全部的操作与监控功能，“应急”操作方式是由继电器系统完成操作与监控功能，对全部井场电气系统的监控是不完全的，仅能够完成基本的钻井功能。
通常在PLC系统出现故障时采用“应急”操作方式。
在“应急”操作方式下，PLC、触摸屏、显示屏、工控机等均不能工作。
54、什么是绞车电动机的单机/双机运行方式？
在正常情况下，绞车由A、B两台电动机驱动，称为双机运行。
在一台绞车电动机驱动系统出现故障时，指配一台电动机驱动绞车，称为单机运行。
单机运行只是一种应急措施，不适用于绞车重负荷下运行。
55、什么是“零速度憋电动机”？
“零速度憋电动机”就是在变频柜起动后，绞车交流变频电动机带电，绞车速度控制手柄没有施加给定（手柄处于零位），机械刹车没有松开的状态。
较长时间的“零速度憋电动机”状态会使交流变频电动机电流达到最大，电动机容易发热，对电动机的长期使用不利，容易损坏电动机。
56、什么是“有速度憋电动机”？
“有速度憋电动机”是指在绞车交流变频电动机处于运转状态，绞车速度控制手柄不在零位，绞车电动机速度不为零，而直接实施机械制动。
绞车传动是速度硬特性，这样操作就使电动机堵转而造成变频柜跳闸和机械系统损伤，严重时会造成事故，属于严重违章操作。
57、什么是“悬停”？
“悬停”（HoveringLoad）就是绞车交流变频电动机以“零速度”提着钻具不动，机械刹车处于松开的状态。
“悬停”状态为司钻提供了一个方便而安全的制动方式。
长时间“悬停”对电动机运行不利，而且也不安全。
58、什么是变频器？
变频器（VVVF-VariableVoltageandVariableFrequency）是利用电力半导体的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制四个部分组成。
升级会员 