【摘要】随着经济与社会的发展，世界各国均面临着能源紧缺的问题。能源紧缺的问题严重制约了各国经济的发展。在现今能源紧缺的背景之下，减少石油钻井生产导致的能耗成为了现在乃至今后的焦点话题。尤其是国际电气行业针对用电设备功率问题做出严格规定：严禁将功率因数不高的电气设备投入市场。在本案，笔者立足于直流电动钻机整流单元运行情况，探讨了改进直流电动钻机因无功功率大而造成发电机功耗大的措施。
　　
【关键词】直流电动机钻机 整流单元 节能 谐波
　　
1 直流电动钻机直流电机从可控硅触发角？及谐波两个方面对电网功率因数造成影响
　　
相关实践证明，80%电动钻机电站功率能够提供给可控硅系统驱动直流电动机，但是，在正常钻井生产过程中，90%直流电机消耗总功率被用于驱动泥浆泵直流电机；泥浆泵属于整台钻机功率消耗设备，不包括起下钻作业，即85%电站功率均用在供给谐波负载（或泥浆泵），因谐波负载的过大需要电站为之供给同样大的无功功率，从而导致无功电流占据了30%-35%发电机总电流，以至于电站电网系统功率因数被制约在0.55-0.65，这对于最大化发挥电站有功功率是极其不利的，这一问题被称为电站“动力不足”，所以，增大发电机组至与常规钻井作业功率需求相一致。
　　
就可控硅整流电路而言，若触发角？越来越大，即可控硅整流电路功率因数越来越低，那么线路功率因数会越来越低，大容量直流负载在面对这样的现状时，该方面的问题会愈加凸现出来，然而，电动钻机转盘及绞车因受到钻井工艺的规范要求，尽管在中速或者低速状态下工作将一定的无功功率消耗掉，但是这一类转盘及绞车仍然在实际钻井生产中承担关键用电设备的角色，然而，主要为中速或低速运转的泥浆泵却成为了钻井生产过程中的关键用电设备，以及造成无功损耗增大及电网电压下降的关键原因，所以，提高供电系统功率因数及供电质量势在必行。
　　
2 直流电机在钻井生产过程中的工况
　　
在本案，笔者将详细分析泥浆泵工况，其意义在于有效提高整个电网功率因数以及改善泥浆泵无功损耗问题。
　　
参考钻井工艺规范要求，泥浆泵、转盘、绞车需要变速的情况十分普遍，因直流电动机调速的方式主要为恒转矩，可控硅装置输出的直流电压处于持续变化的状态下，从而导致可控硅装置功率因数下降，这一现状需要并网的交流发电机组输出更大的无功功率，但是可控硅装置功率因数决定着交流电机组运行功率因数，因此，可控硅装置功率因数与交流发电机组运行功率因数保持基本一致。
　　
COSφ=λCOSφi
　　
上列方程中：φi——对应电压与电流基波分量间的夹角。
　　
由上列方程式可得：只有减少角位移φi（减少？值）、增大波形畸变系数λ才能有效提高可控硅整流电路功率因数COSφ；只有设法将高次谐波减去方能将波形畸变系数增大；只有增加整流相数方能将高次谐波幅值降低及将电流内高次谐波最低次数提高，从而实现畸变系数λ增大及波形畸变减少。此外，只有将可控硅触发角？减少方能将角位移φi减少，所以通过可控硅触发角？可以实现可控硅整流电路可控硅整流装置直流电压输出的合理调节。
　　
众多业内人士认为不能借助减少可控硅触发角？实现功率因数的提高，原因是其考虑的方面仅局限于电气方面，即为将机械方面的因素考虑进去。需要强调的一点是：在可控硅电动钻机内，若电动机选取恒功率调速调磁，直流电动机在额定电压条件下进行调速调磁，可控硅装置功率因数将达0.85左右；若适当将泥浆泵传动比进行改进，在泥浆泵传动与钻井生产需求相一致的前提条件下，适当更换泥浆泵缸套，从而实现泥浆泵驱动直流电机工作转速上升至与额定转速无限接近，最终实现可控硅触发角？得到既定改变。
　　
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