250 hp车装修井机MCC电控房设计方案

陈文龙，王 晶

（兰州兰石石油装备工程股份有限公司产品研究所，甘肃 兰州 730300）

0 引 言

为解决钻井现场浅井挖掘操作中存在的问题和满足客户对小型装修井机电气控制的要求，250 hp车装修井机MCC电控房的研制已投入进程。该电控房的设计秉乘运行平稳、安装快捷、空间节省的理念，在完成后可以应用于修井机的现场操作，满足用户对小型车装修井机的控制使用需求。

1 MCC电控系统

电机控制中心（Motor Control Center）简称MCC，是配电和仪器设备的管理中心，内部包含电机控制单元、馈电线接头单元、配电变压器和联锁继电器等设备，且设备统一采用一个公共的封闭母线供电[1]。

MCC电控房是控制整个修井机电力分配的中心，负责整个机器的电力监测和维护，着重对交流低压回路的电动机实施控制和协调，并通过将标准化的单元组件组装到柜体里使其协调工作，实现对车装修井机多台电动机的集中控制。MCC电控房实物如图1所示。

图1 MCC电控房实物图

2 传统MCC电控房的缺陷

传统MCC电控房采用硬接线将控制电缆和信号电缆与MCC室的DCS系统远程连接，利用多根电缆一起传输信息，这样会造成：（1）传递信号的电缆数量过多；（2）接线工作复杂，安装与调试时间长；（3）接线点多，发生故障时不易排查；（4）在增加或整修设备回路时，须重新铺设电缆，工作量大；（5）组件数量多，不易于管理和整理。

传统MCC连接控制方式主要有两种。一种是将MCC柜的信号经电缆与远程I/0柜连接，再通过总线与通讯中心相连。另一种则是将MCC的电缆直接与通讯中心的本地I/O柜相连。这两种连接方式，只能实现现场控制或远程控制，由于现场环境情况多变，不利于针对不同情况进行控制，无形中加大工作难度和工作量。

新设计的随车装修井机MCC电控房无论是在运行，还是在传输环节，操作都十分简洁方便，改善传统MCC笨重繁琐的缺点，且控制单元的主要控制形式为3WRC（本地+远程），能够适应各种工况。

3 250 hp车装修井机MCC电控房设计

3.1 250 hp车装修井机MCC电控房优势

（1）在硬件上，MCC电控房只需通过1根现场总线便可实现MCC与基础自动化的通讯，连接操作简单便捷。

（2）省去控制电缆和大量I/O，PLC槽架数量也相应减少，降低控制系统集成成本，可快速插拔电缆，随时控制通讯线路。

（3）因为具有随车运行的特点，大大缩短调试时间，且由于不需要PLC和I/O端子柜，系统的故障率变小。

3.2 250 hp车装修井机MCC电控房的组成部分

250 hp车装修井机作为单独的个体，要求MCC电控房适应钻井现场的环境，满足客户对小型修井机电机的控制要求。因此，需要保证电控房主体具有一定的独立工作能力。如图2所示，新250 hp车装修井机主要由房体、电控柜、空调和插接墙组成。

图2 MCC电控房的平面设计图

3.2.1 房体

作为车载设备，250 hp车装修井机MCC电控房要放置在车桥上随车现场移动。因此，不仅要适用于在车上使用，还需要应对各种不同的工况和环境。为实现运输便利同时不影响车体本身的结构和运行，需要限制电控房的空间尺寸。经大规模调研和考察石油工程现场工程车辆后发现250 hp车装修井机MCC电控房的外形尺寸需要控制为3 600*2 800*3 000 mm。

3.2.2 电控柜

如图3所示，250 hp车装修井机MCC电控房内的电控柜由2台GCS抽屉柜和1台CBC柜组成。其中，GCS型抽屉柜是一种面向低压产品开发的综合性功能产品，可作为发、供电系统中配电电动机集中控制的低压配电装置。CBC柜内则包含各路照明的控制开关，主要用于控制现场照明电路。

GCS和CBC的外形尺寸分别为800*800*2 200 mm和600*800*2 200 mm。GCS抽屉柜单个柜体含10个单元，考虑到修井机的现场工况，再加上修井机并不采用PLC实施控制，控制单元应将主要控制形式设置为3WRC（本地+远程）和CB（直接供电）。每个控制单元的抽屉面板上都要有运行指示灯，3WRC单元面板上还需有起动和停止按钮，以满足控制需求。

3.2.3 空调

设备运行时电缆会发热，再加上电控房空间有限，没有足够空间散发热量，因此为维持电控房内机器正常运转，需要在房体内安装空调，使控制室内的温度保持恒定，避免电器元件工作时温度超过安全温度。

图3 250 hp车装修井机MCC柜布局图

空调应采用分体式防爆工业空调，制冷剂为R134a，室内机风量为1 000 m3/h。由于空调室外机需要放置在电控房外部，其电气防护等级必须达到IP65。

3.2.4 插接墙

为满足作业现场的快速移运、准确对接和方便收纳等要求，插接墙的电缆安装采用当前广泛用于石油钻井行业的一种配电接线形式。墙体呈现“Z字波浪形”，控制柜的出线电缆通过插接件的固定插座连接在插线墙上。为减小电缆的应力，方便人员安装，插座需要固定在插接墙向下的面上。

4 结 论

新设计的250 hp车装修井机MCC电控房除具有远程监控和现场控制方式合理的优势外，还可以减少大量的端子排（箱）、I/0卡件和电缆等设备的应用，做到随车行动和就地安装，大大降低成本和工作量。此外，电控房各组件功能相对独立，连接形态灵活多变，保障了整个控制系统的可靠性。凭借分布式多向控制系统与车载集中化管理的结合，整个电控房功能更加强大，也更安全可靠，已成为当前电气自动化控制的主要发展方向[2]。