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Tesco頂驅(qū)設(shè)備特點概述

I. Tesco采用的永磁、無碳刷、同步電機與普通廠家采用的交流感應(yīng)電機相比，具有以下特點：

1） 體積小、重量輕，每臺電機僅重395磅（179公斤），是交流感應(yīng)電機重量的八分之一到十分之一左右。

2） 抗震擊性能好，曾經(jīng)在加拿大肯廷鉆井公司進行打井時經(jīng)歷了39天連續(xù)震擊（跳鉆），電機及整個頂驅(qū)的載荷通道均未受到任何影響。產(chǎn)生永磁電機的Kaman電磁公司還成功的為荷蘭皇家海軍進行了60倍于重力加速度的三軸（三維）滿負荷沖擊試驗，結(jié)果證明對永磁電機沒有損害，沒有性能降級。這一點采用交流感應(yīng)電機的其他廠家是無法相比的。

3） Tesco電機中的轉(zhuǎn)子上無線圈，因此電機產(chǎn)生的熱量比交流感應(yīng)電機要少。

4） Tesco電機中的轉(zhuǎn)子僅83磅重，故電機能以較低的啟動電流啟動，對電網(wǎng)動力要求較低。另外，電機從最高轉(zhuǎn)速2860rpm在不到5秒鐘之內(nèi)就可以停住，因此電機無需慣性剎車。

5） 永磁電機不需外接交流電產(chǎn)生它的磁場，轉(zhuǎn)子周圍有28塊釹鐵硼永久磁鐵。因此，當定子磁場以1rpm這樣慢的速度旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子也能以1rpm的轉(zhuǎn)速同步跟進。而交流感應(yīng)電機屬于異步電機，其中的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度總略慢于磁場旋轉(zhuǎn)的速度。其特性決定了此類電機適合恒速大扭矩輸出，在低電機轉(zhuǎn)速的情況下，它很難準確控制轉(zhuǎn)速以及非常穩(wěn)定的控制扭矩。

6） 當永磁電機處于零轉(zhuǎn)速時，它可向鉆柱施加全扭矩，而且能夠連續(xù)施加全扭矩持續(xù)無限長的時間。這一特點對于特殊作業(yè)非常有幫助：在倒扣作業(yè)的時候，不僅需向被卡鉆柱施加很大的反扭矩，而且需要持續(xù)足夠長的時間。而交流感應(yīng)電機在零轉(zhuǎn)速下持續(xù)施加全扭矩時，它所施加的扭矩小于最大扭矩，它所施加的扭矩只能持續(xù)有限時間，不足以完成倒扣作業(yè)，因此必須借助抓握器（背鉗）來代替它的電機鎖定反扭矩，但這樣一來就無法測定反扭矩的數(shù)值，且不便釋放扭矩。而Tesco的電機由控制系統(tǒng)慢慢的釋放反扭矩。

7） Tesco電機為全密閉式，無論電閃雷鳴，刮風下雨均不會受影響。而普通電機的控制電纜易受雨水影響。

II. Tesco的頂驅(qū)驅(qū)動控制系統(tǒng)采用冗余的MD500系統(tǒng)，即每臺電機都有一套獨立的驅(qū)動控制系統(tǒng)，這就比原來的一對二系統(tǒng)多了一套控制系統(tǒng)，更確保了頂驅(qū)系統(tǒng)不中斷作業(yè)的能力。

III. Tesco的電機采用乙二醇/水（50/50）的混合液進行冷卻，其效率比空氣冷卻高得多，密封性很好，從未出現(xiàn)任何滲漏現(xiàn)象。所以Tesco的電機可以在-60°C 到 55°C的惡劣環(huán)境下工作，最高工作溫度為180°C，而其他廠家電機的工作溫度僅為160°C。

IV. Tesco頂驅(qū)擁有兩項世界專利：扭矩導(dǎo)軌系統(tǒng)和水平位移機構(gòu)。扭矩導(dǎo)軌沒有采用滾動性部件，而是用高分子量聚氨脂作扭矩襯套。這種方式的好處是無需保養(yǎng)，無需上潤滑脂。水平位移機構(gòu)只有Tesco頂驅(qū)才具備，而其他廠家的水平位移機構(gòu)需要移動整個導(dǎo)軌，而且移動后的導(dǎo)軌與鉆臺面不垂直，故從小鼠洞連接不容易對扣，而且容易損壞鉆具絲扣。

V. Tesco將輔助液壓系統(tǒng)放置在地面，而其他廠家將整個輔助液壓系統(tǒng)甚至包括油箱以及所有的管線均放置在頂驅(qū)殼體內(nèi)部，這種布局有兩缺點：

1） 頂驅(qū)工作時頂驅(qū)內(nèi)部工作條件惡劣，在跳鉆、震擊時表現(xiàn)的更加突出，這種環(huán)境會對液壓系統(tǒng)的管線、接頭和閥件造成威脅，更是生產(chǎn)的故障隱患。

2） 這種布局的頂驅(qū)，只有在停機的情況下才能對液壓系統(tǒng)進行檢查和維修。

相比之下，Tesco的液壓系統(tǒng)的布局更加合理安全，并可以在不中止頂驅(qū)運轉(zhuǎn)的情況下進行維護維修。

3） 有的頂驅(qū)將液壓動力源及油箱均裝在頂驅(qū)主體內(nèi)，由于頂驅(qū)本體較小，因此勢必會以犧牲液壓動力源的效率為代價，且極容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，其液壓系統(tǒng)的工作壓力僅為1,500 psi, 而Tesco的液壓系統(tǒng)的工作壓力達2,000 psi, 且從未產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。

VI. Tesco的頂驅(qū)中心管可在鉆井現(xiàn)場就可拆卸下來，對于技術(shù)較熟練的機械工人來說，僅需2 – 3個小時的時間即可完成這項工作。這對于需對頂驅(qū)進行無損探傷試驗而言無疑是一大優(yōu)點。有的頂驅(qū)需先將頂驅(qū)齒輪箱拆卸后才能將中心管取出，甚至需要花費至少一整天的時間。

VII. Tesco的冷卻系統(tǒng)中添加了即可以降低電控機房內(nèi)的室內(nèi)溫度，又可以排除冷凝水結(jié)露的散熱泵系統(tǒng)，使頂驅(qū)系統(tǒng)在異常潮濕的地區(qū)亦能正常運轉(zhuǎn)。這種散熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)的空調(diào)器相比具有密封性強的特點。只需將它安裝在電控機房內(nèi)即可，由于它的熱交換板始終保持低于冷卻電子模塊及電路板的冷極板的溫度，故冷極板上不會結(jié)露。它所產(chǎn)生的熱通過冷卻系統(tǒng)中的冷卻液帶走，因此，散熱泵系統(tǒng)是冷卻系統(tǒng)的延伸，即它的安裝無需在機房的墻壁上打孔。

而安裝空調(diào)器則需在機房墻壁上打孔，因此，在氣候惡劣的環(huán)境下，塵土，塵埃，潮氣，水及其他氣態(tài)物質(zhì)極易進入電控機房內(nèi)，造成短路或電子模塊被擊穿。這種高強度的密封性不僅對頂驅(qū)系統(tǒng)的運行很重要，而且對頂驅(qū)系統(tǒng)的存放和運輸亦很重要。 

VIII. Tesco的Power/Electronics Module（動力/電子模塊）中還安裝了UPS（不間斷電源）以應(yīng)付在停電或斷電的情況下依然能確保對頂驅(qū)系統(tǒng)的控制。

IX. Tesco的頂驅(qū)系統(tǒng)中還安裝了內(nèi)置式Power Quality Module（動力質(zhì)量模塊）以確保當來自電動鉆機的三相交流電出現(xiàn)瞬時超高電壓時起到保護的作用。它還能給頂驅(qū)系統(tǒng)提供很高的容限，即當輸入電壓在550 – 700伏的范圍內(nèi)時容許它通過而不會因電壓的波動而跳閘。既確保了頂驅(qū)系統(tǒng)不受被擊穿的損害，又不致因一般電壓的波動而頻繁的跳閘。

X. 在頂驅(qū)齒輪箱中增加了特殊花鍵（Dry Spline），使頂驅(qū)在更換或拆卸中心管時，齒輪箱中的齒輪油不會外瀉，既節(jié)省了齒輪油，又滿足了環(huán)保要求。

XI. 增加了GE Fanuc PLC可編程邏輯控制器及Versamax勵磁控制器并通過通訊電纜將兩者相連并向司鉆控制臺輸入指令。

XII. 對頂驅(qū)系統(tǒng)進行診斷監(jiān)測的筆記本電腦的應(yīng)用軟件進行了升級。