【正文】 西安石油大學大學本科畢業(yè)設計（論文）鉆機井場標準電路的設計與應用摘要 石油鉆井是一個復雜、完整的工業(yè)系統(tǒng)。石油鉆機屬于重型礦業(yè)機械，是有多種機器設備組成、具有多種功能的聯(lián)合工作機組。目前在全數(shù)字電控控制技術基礎上，現(xiàn)已進入智能化鉆機電控系統(tǒng)的研究和技術開發(fā)階段。本課題主要研究石油鉆機井場標準電路系統(tǒng)。本文主要內(nèi)容包括石油鉆機井場電氣系統(tǒng)防爆區(qū)域的劃分、固控電路、井場防爆、照明系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)等基礎介紹。具體包括了電路分區(qū)的計算，爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備及其圖片。還在鉆機井電系統(tǒng)方面系統(tǒng)地加以分析和總結。文章結尾還介紹了石油井場電氣安裝、調(diào)試、控制方式及發(fā)展趨勢。最終對石油鉆機的控制系統(tǒng)進行了簡單設計，提出了實用的電路和配電系統(tǒng)。關鍵字： 鉆機井場；電氣系統(tǒng)；控制；照明；防爆Well site drilling rig design and application of standard circuitAbstract Oil drilling is a plex and plete industrial system. Oil rig is heavy mining machinery, is joint work units. Which posed of a variety of machinery and equipment, with a variety of in based on control of all digital electronic control technology, and now in the stage of researching rig of electric control system and developing technology. This topic main Research oil drilling well site standard circuitry. The main contents includes division of oil rig drill electrical system explosionproof areas, solid control circuit, the well site explosion, lighting, grounding systems, lightning protection systems ect. including the calculation of the circuit partitioning, electrical equipment for explosive gas atmospheres and images. Also analyzed and summarized the drill wells electrical systems systematically. End of the article also describes the oil well electrical installation, missioning, control and development simple design on the oil rig39。s control system, proposed practical circuits and distribution systems.Key words: Rig drill；The electrical system；control； lighting； explosionproof西安石油大學大學本科畢業(yè)設計（論文）目錄1 緒論 12 石油鉆機井場電氣系統(tǒng)概述 2 特點、用途 2 系統(tǒng)組成 2 工作原理依據(jù) 23 石油鉆機井場的防爆要求 5 防爆原理 5 防爆措施 5 爆炸危險場所用防爆電氣設備 6 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備危險場所分類 6 我國危險場所分類現(xiàn)狀 6 國際上危險場所分類 7 石油井場防爆區(qū)域的劃分 7 美國石油協(xié)會規(guī)范 7 國家標準 7 防爆電氣設備的安全 8 對環(huán)境條件的要求 8 對設備安裝的要求 84 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 9 隔爆型電氣設備 9 定義 9 防爆依據(jù) 9 隔爆外殼承擔著兩項任務 9 增安型電氣設備 9 定義 9 隔爆原理 9 本質(zhì)安全型電氣設備 9 定義 9 隔爆原理依據(jù) 10 正壓型電氣設備 10 定義 10 防爆原理 10 防爆措施 10 常用防爆電器 10 13 照明系統(tǒng) 13 照明原則 13 井場防爆照明 13 應急照明 13 光源 13 燈具安裝要求 14 燈具安裝 14 燈具型號 14 15 要求 15 接地電纜 16 對接地系統(tǒng)的檢測 16 避雷系統(tǒng) 16 防雷類別 16 防護措施 16 設計方法 17 井場電路性能參數(shù) 17 設計制造依據(jù)標準 17 防爆等級 17 電源電壓 17 電源頻率 17 適應環(huán)境 17 絕緣強度 17 17 17 19 1罐（振動篩罐）區(qū) 19 2罐(中間罐)區(qū) 19 3循環(huán)罐區(qū) 19 4循環(huán)罐區(qū) 20 5循環(huán)罐、冷卻水罐區(qū) 20 6循環(huán)罐區(qū) 206 石油井場電氣安裝與調(diào)試 21 安裝前的準備工作 21 安裝注意事項 21 安裝步驟 21 21 22 22 安裝后的檢查 22 調(diào)試步驟 237 陸上石油機井電系統(tǒng)鉆的控制方式及發(fā)展趨勢 25 簡述 25 控制方式 25 集中控制方式 25 分散控制方式 26 半集中控制方式 26 發(fā)展趨勢 27結論 28參考文獻 34致謝 35II1 緒論石油是一種不可再生資源，其最基本的特征就是稀缺性。石油是現(xiàn)代經(jīng)濟的“血液”，是當今最重要的能源之一。它與人們的衣食住行密切相關，它是衡量一個國家綜合實力的標準，它能夠影響一個國家或地區(qū)的發(fā)展，直接影響到國民經(jīng)濟的穩(wěn)定，更能導致一個國家或地區(qū)政治經(jīng)濟的安定。正因為如此，石油引起了很多戰(zhàn)爭，給人們帶來了諸多的不幸，由此可見，石油對全人類是多么的重要。我國既是一個石油資源大國，又是一個石油生產(chǎn)和消費大國。我國原油儲量列第10位，天然氣儲量列于第20位。石油(含天然氣)鉆井為石油工業(yè)最重要的工程，是經(jīng)地球物理勘探，主要是地震勘探獲得9000 m深以內(nèi)、不同地層聲波反射速度不同的地震波圖，經(jīng)過復雜的計算獲得第一手準確的資料。對井位、油氣儲量、埋藏深度來進行確定。目前我國和其他國家都利用先進的鉆井設備和鉆井技術來獲得石油、天然氣的。近年來石油行業(yè)競爭的日趨激烈,降低石油的開采成本就勢在必行,于是研制新型的石油鉆機就顯得尤為重要,因為國內(nèi)目前使用的鉆機比較陳舊,控制方式非常落后,導致鉆井周期長、鉆頭損壞率高,這是降低石油開采成本的重要制約因素。而且落后的控制方式使得鉆井過程容易發(fā)生溜鉆、卡鉆等事故。另外在鉆機的電氣控制方面存在很多問題：在鉆機的配套方面，目前還缺乏一個整體系統(tǒng)的設計，一臺鉆機一般由幾家工廠分別制造的設備組成，各自為陣，使得電氣設備在配套、控制、安裝方面不規(guī)范。雖然石油鉆機現(xiàn)場的電氣控制問題已提到了議事日程，經(jīng)過近幾年的努力，相繼研制出了一些新型電氣控制裝置，井場電氣控制問題也得到了一定程度的改善，但是從井場電氣控制裝置的現(xiàn)狀來看，仍然需要大量改進。還有司鉆控制房作為石油鉆機的核心控制部件，被業(yè)界譽為石油鉆機的“心臟”。目前中國鉆機的司鉆控制房基本上是由各個油田、井隊根據(jù)自己使用鉆機的情況定制，沒有統(tǒng)一規(guī)范。內(nèi)部控制元件布置卻有很大的差異，甚至在主要功能的分區(qū)上也沒有一個籠統(tǒng)的規(guī)范。而這些操作都是通過司鉆員完成，由于人為因素的影響也帶來許多問題。因此針對國內(nèi)石油鉆機的這種問題現(xiàn)狀,本文主要研究石油鉆機井場控制電路系統(tǒng)。2 石油鉆機井場電氣系統(tǒng)概述 特點、用途ZJ70L鉆機井電系統(tǒng)具有先進、規(guī)范、安全方便、快捷、可靠等特點，集中供電、分區(qū)控制，為ZJ70L鉆機各用電設備提供動力電源，并為井架區(qū)、鉆臺區(qū)、固控區(qū)、泵區(qū)、井場其它區(qū)域提供照明。本系統(tǒng)提高了電路的可靠性，是提高鉆井效率的最佳電氣裝備。該系統(tǒng)工作環(huán)境環(huán)境在－30℃～55℃之間，整體性能滿足ZJ70L鉆機的工作參數(shù)、性能和鉆井工藝要求。適用范圍： ZJ70L鉆機。 系統(tǒng)組成井場電氣系統(tǒng)區(qū)域由固控區(qū)、機臺區(qū)、鉆臺區(qū)、水罐區(qū)、油罐區(qū)、井控區(qū)、井場用房等區(qū)域組成。井場電氣系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的鉆臺防爆控制柜（鉆臺偏房內(nèi)）井架、井口、井場防爆照明燈具、防爆插接箱、防爆磁力啟動器、防爆控制按鈕、防爆插接件、電纜、防爆分線盒、電纜槽組成井電系統(tǒng)。(1)MCC系統(tǒng)MCC系統(tǒng)為全套鉆機電氣系統(tǒng)的用電控制中心。30KW以上的電氣設備均需集中控制，兩地操作（離心機除外）。啟動裝置放在電控房內(nèi)，電機旁只設防爆控制按鈕，其它交流電機及照明只需分區(qū)供電，就近控制。MCC系統(tǒng)柜體采用GCK型，設控制柜7面。具體為：①總柜一面，內(nèi)設二臺400KW發(fā)電機的電動切換切換及一臺600A生活區(qū)的電動開關；②開關柜兩面，共有22路開關的輸出，其中160A12路、60A4路、40A4路；③自耦減壓啟動柜兩面（一拖四方式，8路減壓啟動）；④電磁剎車控制柜一面；⑤并機柜一面。配電柜上設有失壓、短路、過流、斷相、接地保護，并有相關指示。 房中的配電屏在房內(nèi)靠墻安裝，電控房的一側為系統(tǒng)輸出總插接柜，發(fā)電機的進線通過電控房的總插接屏由接線母排進入。(2)固控區(qū)：該區(qū)域內(nèi)的55KW和55KW以上的電機（除砂泵、除泥泵、灌注泵、加重泵、剪切泵）的電源和控制、照明燈具、地質(zhì)錄井房、離心機各設一路專線，其它用電設備采用分區(qū)供電，即1循環(huán)罐、強冷裝置一區(qū)，3循環(huán)罐一區(qū)， 4循環(huán)罐一區(qū)，6循環(huán)罐一區(qū)，共21路。每個固控循環(huán)罐上兩端各放置一臺多組合防爆控制裝置或防爆接線箱，用來控制固控循環(huán)罐上的設備。每個固控循環(huán)罐上設有1路備用動力電源（60A）、一路備用照明電源（25A），2固控循環(huán)罐上備用一路電磁啟動器（，25A），便于系統(tǒng)增容、應急替換或臨時應急檢修。配電裝置有過載、短路、斷相保護功能。多組合防爆配電裝置的外殼為隔爆型，外殼由接線腔和主控腔組成。接線腔為隔爆結構，進出線合為一個腔，腔外設有各回路電纜引入和引出裝置。主控腔內(nèi)有機芯，機芯上裝有電合閘空氣斷路器、交流接觸器、熱繼電器或電機保護器等，外殼裝有電壓表，電流表、工作指示燈和斷路器電合閘按鈕。接線箱內(nèi)部有連接用的接線端子排和接線座，殼體下部有用來引入電纜的引入裝置，側面有用來引出電纜的引出裝置。操作柱（控制按鈕）就近安裝在攪拌器電機旁邊，按鈕支架可折疊，為防止誤操作，確保人身安全，按鈕可機械鎖定在停止位置。(3)鉆臺區(qū)鉆臺區(qū)作為一個獨立區(qū)域單獨供電，鉆臺偏房內(nèi)配置一臺多組合隔爆型動力照明控制柜，用以控制鉆臺上的設備及照明。柜內(nèi)設檢修36V安全工作燈1只，井架燈2路，探照燈2路，偏房照明燈1路，備用2路，插接件220V/25A 1路及鉆井參數(shù)儀、應急電源接口備用。單獨設一路400V/220V 60A司鉆控制房電源，鉆臺區(qū)的動力和照明電源分設。液壓大鉗用液壓電機的起動裝置在MCC房內(nèi)預留好，其電源線通過插頭/插座經(jīng)轉接箱引入電機，控制線引至鉆臺偏房。補給泵可兩地控制，遠控按鈕引至鉆臺偏房內(nèi)。(4)機臺區(qū)機房照明、機臺照明均由專線控制，后臺加寬臺內(nèi)水罐電機及機油罐電機分為一路，用防爆磁力啟動器控制。(5)照明系統(tǒng)鉆臺下適當位置安裝4盞250W防爆金屬鹵燈供鉆臺底部照明，在鉆臺偏房上安裝2盞400W防爆投光燈投向前坡道處供鉆前場照明。天車頂部設1盞200W紅色防爆閃爍障礙燈用于示高和警示。井架節(jié)與節(jié)之間用防爆分線盒及鋼管布線，防爆分線盒固定牢固。燈具及每節(jié)井架之間的連接采用防爆快速插接件，二路井架照明從井架兩側引入，分別控制。井架上安裝有24只240W雙管防爆熒光燈，其中井架距鉆臺面2——3米處安裝2只雙管240W光控應急防爆熒光燈，以便于夜間停電時暫時維持應急照明。在二層臺上預留1只10A/110V防爆插座，鉆臺面上安裝4只240W雙管防爆熒光燈。機房安裝10只240W雙管防爆熒光燈。泵區(qū)的適當位置安裝4只240W雙管防爆熒光燈供泵區(qū)照明，其燈架可以升降、旋轉、放倒。每個固控循環(huán)罐安裝2只240W雙管防爆熒光燈，其燈架可以升降、旋轉、放倒。其中靠梯子一側，各安裝1只雙管240W光控應急防爆熒光燈，便于夜間停電時暫時維持應急照明。1罐倉內(nèi)安裝1只125KW汞燈，6固控循環(huán)罐及補給罐的設備室內(nèi)各安裝1只240W雙管防爆熒光燈供照明。5循環(huán)罐靠泥漿泵一側安裝2只400W防爆投光燈。井場其它區(qū)域采用4只400W防爆投光燈提供照明。3 石油鉆機井場的防爆要求 國際上對電氣設備防爆安全技術的研究，起源于煤炭的開發(fā)。十九世紀初，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，機械生產(chǎn)逐步代替了繁重的體力勞動，由于機械的動力是電動機和電控系統(tǒng)完成的，電氣設備的起動、停止和運行時經(jīng)常產(chǎn)生火花、電弧的危險溫度。因此，在生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生爆炸事故，人們便逐步開始對爆炸事故進行研究和探討。 石油鉆機井場約有60—80%的場所屬于易燃、易爆場所，在這些場所內(nèi)必須經(jīng)妥善解決電氣設備防爆安全技術問題。 2000年為了和國際IEC標準等同，國家技術監(jiān)督局頒發(fā)了《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備》