油气钻井过程中的泥浆是导致环境污染的主要源头，含岩屑的泥浆直接排放不仅污染环境，同时浪费钻井液，增加钻井成本。离心机是处理固液分离的关键设备，其处理能力和处理效果直接影响泥浆质量。
1 高速钻井液离心机原理
介绍为了保护油气层，获得更高的油气产量，涡轮螺杆钻具在勘探开发过程中得到广泛的应用，而泥浆的清洁程度对涡轮螺杆钻具的使用寿命和性能有很大影响，所以勘探开发业主要求沽空系统能严格控制泥浆的清洁程度；当前人们的环保意识越来越强，无论是地方政府还是当地居民，对钻井现场的环保要求也变得越来越高，处理废弃泥浆的工艺过程更加严格。在废弃泥浆的处理过程中，尽可能地将泥浆中的固相和液相进行彻底分离。而目前固控系统中广泛采用中速离心机进行分离，低黏度泥浆中可分离的固相颗粒最小直径为5~7μm，不能满足固
1.1 离心机的工作原理
送料泵将泥浆泵入高速离心机的进液管 ，在高速旋转的滚筒带动下，被送进来的泥浆高速旋转 ，被甩到筒壁上的泥浆形成液圈，在高速旋转产生的离心力的作用下，固相颗粒就克服泥浆的阻力快速积聚到滚筒内壁形成固相层，液体形成液相层，完成固液分离的过程。在辅助电动机一定转速下，螺旋推进器与滚筒之间形成转速差，螺旋叶片将积聚在滚筒内壁上的固相层就从筒壁上刮下并推向滚筒小端，在推进过程中进行脱水，最后岩屑到达排砂喷嘴被旋转的滚筒甩出，完成推渣过程。
2 控制系统设计
要实时监测3个电动机的负载情况，一般采用电流互感器测量电流，但交流电动机的电流与有功功率之间还有相位角，不能直接体现电动机的实际负载情况，通过传感器来计算有功功率比较麻烦。转矩比电流更能反映当前的受阻情况。转矩直接监测需要在驱动轴上安装转矩传感器，结构复杂，同时增加机械结构难度和制造成本，并且收结构影响，其复合受力导致其检测的结果不一定能准确反映离心机的真实负载情况。
2.1 硬件设计
该系统需要同时实现3个电动机的实时速度控制，直接采用3个变频器对送料泵电动机、主电动机和辅助电动机进行驱动，一般变频器本身带有控制器，采用变频器对电动机转速的控制，根据需要调整滚筒、螺旋推进器的转速以及螺旋推进器与滚筒的转速差，实现一个机型可适应不同性能的泥浆和不同的泥浆处理要求。同时变频器对电动机进行各种保护，所以自带当前电动机的速度、转矩、功率等参数的监视。直接通过变频器获取需要的速度和转矩参数，变频器具有转矩参数，避免在机械结构上增加转矩
传感器和复杂的换算。
2.2 软件设计
软件设计主要完成钻井液离心机的工艺过程控制和状态监视控。工艺过程控制主要由可编程控制器完成，操作分为自动控制和手动控制两种模式。状态监视由组态屏完成。
2.3 防爆柜散热设计
高速离心机是石油钻井的固控设备，安装在泥浆灌上，器件的工作温度一般在-20~55℃之间，除非极寒天气，一般低温环境都能正常运行。但安装位置属于一区防爆区域 ，电控系统都是大功率驱动装置，必须采用隔爆形式才能满足防爆要求，而变频器的发热量大，采用普通隔爆柜柜内温升难以得到控制 ，很容易导致柜内的变频器、可编程控制器等电气设备不能正常工作甚至损坏。这也是当前阻碍变频器等先进设备在防爆区域广泛应用的主要因素，必须采用强制散热措施，控制柜内温升。
3 结论
该控制系统采用可编程控制器作为核心，通过以太网连接变频器，信息化程度高，实现自动或手动双模式控制，实时监测显示离心机运行状态，采用预置的控制程序实时调整滚筒转速、螺旋推进速度、送料量，使离心机一直处于最佳工作状态。同时实现了自动清洗、遇阻解卡、状态显示、故障报警及急停等功能。宝石机械生产制造的LW450×1250BP-N高速大排量离心机采用该控制系统，整机性能优良，运行稳定可靠。设计的控制柜将隔爆、热传导和强制风冷相结合，解决了满足大功率发热元器件在一区及以下区域的安全可靠使用的难题，实现了防爆区域设备的智能化、自动化控制，提高了离心机的综合性能，同时降低现场施工难度，为防爆其他设备的智能控制柜设计有一定借鉴意义。
