顶驱操作规程.doc

顶驱操作规程1.1. 电气控制系统启停1.1.1. 启动前的检查启动电气系统前，应当进行以下检查： 检查确认机械和液压系统准备就绪。 检查电气系统电气柜和司钻操作台的操作元件和仪表，使其处于初始状态（见电气手册附录一）。 按下【复位/静音】按钮3秒钟，测试司钻操作台所有指示灯。1.1.2. 上电程序确认所有电源开关（进线柜主空开除外）均已上电，电源正常。1.1.3. 启动系统将PLC/MCC柜面板上的【系统总起】开关扳到“开”位置， “总起准备好”指示灯闪烁，整流器开始启动，延时后对应的进线柜主空开合闸。600V主电源通入整流器，逆变器进入“OFF1”禁止状态（008），顶驱装置进入就绪状态。“总起准备好”指示灯和司钻操作台“就绪”指示灯长亮。来自司钻台的使能信号将使逆变器启动。系统处于其他状态时，【系统总起】操作无效。在顶驱处于运行状态时，操作【系统总起】开关会造成故障停机。1.1.4. 停止系统停止系统的程序如下： 将司钻操作台钻井【转速设定】手轮回零，【旋转方向】开关扳到“停止”位，司钻台使能信号去掉后，逆变器停止工作，顶驱装置停止运行。 将电气柜【系统总起】开关扳到“关”位置，系统给整流器停机信号，然后延时断开主空开，系统停机。1.2. 液压系统启停1.2.1. 本地启停液压系统在液压源（本地）启动液压系统的程序如下： 将液压源【泵选择】开关指向“A”或“B”，选择A泵或B泵。 当液压源“控制电源”指示灯亮时，操作【液压泵】开关到“启动”位置，所选择的液压泵将启动，相对应的运行指示灯亮。在液压源（本地）停止液压系统的程序如下： 将液压源的【液压泵】开关扳到“停止”位置，液压泵停止运转，泵运行指示灯熄灭。液压源在本地启动权限高于司钻台远程控制。在本地启动时，司钻台“液压源”开关不能控制液压源。1.2.2. 司钻台启停液压系统液压泵站的启/停为异地控制方式，操作液压源【泵启动】开关到“自动”位置，司钻台【液压源】开关到“运行”或“停止”位置，可以远程启动和停止所选择液压泵。 在司钻操作台将【液压源】开关到“运行”位置，可以启动液压系统；（不论液压源操作面板【泵选择】开关打到 “A”或“B”状态） 在司钻操作台将【液压源】开关到“停止”位置，可以停止液压系统的运行。1.2.3. 液压系统冷却将液压源【冷却风机】开关扳到“启动”位置，冷却风扇将直接启动，扳到“自动”位置，将由PLC采集油温信号进行比较计算，如果油温超过设定的报警值，冷却风扇自动启动,当油温低于一设定值时,风扇将自动停止运行.1.3. 主电机加热顶驱装置主电机加热器电源正常且主电机未运行时，将PLC/MCC柜门上的【电机加热】开关打到“开”位置，可以使加热器开始工作，PLC/MCC柜门加热器指示灯显示运行状态。打到“关”位时，加热器停止工作。系统正常工作时，加热器与主电机互锁。 加热器工作时，启动主电机，加热器自动停止加热。主电机运行时，加热器将不能启动。当外界长期降雨或顶驱装置较长时间没运行时, 在启动顶驱装置之前,应先加热主电机，以保证其干燥和绝缘性,从而保证主电机能正常安全地工作。1.4. 主电机冷却风机顶驱装置的冷却风机装在主电机上端，并且在PLC/MCC柜内装有电动机保护器，通过设定保护电流，从而达到对电机的断相和过载有效安全的保护。将司钻操作台的【风机】开关置于“开”位置，可以直接启动主电机风机，建立风压。在建立风压之前，系统及主电机不能启动。将【风机】开关置于“关”的位置，将停止主电机风机，但是在主电机运行状态，不管【风机】开关位置如何，风机均不会停止。将【风机】开关置于“自动”位置时，在顶驱运行之前，系统所选择主电机的风机将启动，顶驱系统停止运行后，风机延时60min之后将自动停止。在顶驱装置运行期间，关闭风机动作无效。系统（主电机）运行状态下失风时，风压信号为0，系统将故障停机。1.5. 刹车刹车只有在钻井工作方式才能动作。盘式刹车夹紧电机主轴之后，刹车指示灯常亮；盘式刹车松开后，指示灯灭。 顶驱主电机启动之前，【刹车】开关置于“制动”位置，电机将按照钻井转矩限定手轮给定值输出转矩，转速为零。 顶驱主电机运行状态，【刹车】开关置于“制动”位置，顶驱系统将降速停车，抱闸将在电机较低速时刹车； 顶驱主电机启动时，【刹车】开关置于“自动”位置，在建立实际转矩之后，盘式刹车自动打开；停车时盘式刹车将在电机较低转速时抱闸，并保持刹车状态。 【刹车】开关置于“松开”位置（电机抱闸打开），顶驱系统可以启动，停车时主电机将减速并保持零转速运行,刹车不会抱闸。 系统切换到旋扣或扭矩工作方式，电机抱闸将自动打开，不管刹车开关处于任何状态，电机抱闸不会动作。将【刹车】开关置于“松开”位置，顶驱装置可以启动和运行，系统停车时刹车装置将不会自动刹车。故障急停时，系统将快速停车，刹车装置在主电机转速降低之后刹住电机主轴，并保持刹车状态。系统切换到旋扣或扭矩工作方式，盘式刹车将自动打开，不管【刹车】开关处于任何状态，刹车不会关闭。1.6. 钻井操作1.6.1. 钻井操作程序开始进行钻井操作之前，应当检查系统，使之处于电气手册附录一所示的初始状态，具体程序如下： 将司钻操作台【转速设定】手轮回零，【旋转方向】开关扳到“停止”位。 将【钻井扭矩限定】手轮缓慢离开零位，设定为需要的扭矩。 操作【电机选择】开关到A、A+B或B，其中任一位置即可。 在【转速设定】手轮零位且系统未运行时，【旋转方向】开关选择正向旋转。【转速设定】手轮零位和【旋转方向】开关“停止”位同时满足时，【电机选择】开关选择有效，否则无效。当电机选择或操作选择误动作时，给出3秒钟声音报警，无灯光报警；恢复正常之后，声音消失。【钻井转速设定】手轮不在零位，【旋转方向】开关动作无效。 将【操作选择】开关选择为“钻井”工作方式。 在电机冷却风机风压信号正常后，将【转速设定】手轮缓慢离开零位，主电机按手轮给定转速正向旋转。【转速设定】手轮零位和【旋转方向】开关在非停止位，两者同时满足时，【操作选择】开关动作有效，否则无效。本手册中提到的【钻井转速设定】、【钻井扭矩设定】和【上扣扭矩设定】手轮回零位或手轮在零位，指的都是把该手轮扳到其旋转位置的最左端，此时手轮无输入值。1.6.2. 钻井模式下的反转操作正常情况下，钻井模式是不允许进行反转操作的，但是为了处理一些复杂工况，顶驱装置提供了反转操作，只需要在上位监控系统上进行简单的设置。 操作程序如下： 上位监控系统登录后，找到“设定”画面中的“倒扣模式”一栏，点击【进入】按钮，可设定进入钻井模式下的反转操作。如果设置成功，则该按钮会转为灰色。 将司钻操作台【转速设定】手轮回零，【旋转方向】开关扳到“停止”位。 操作【电机选择】开关到A、A+B或B，其中任一位置即可。 在【转速设定】手轮零位且系统未运行时，【旋转方向】开关选择反向旋转 将【操作选择】开关选择为“钻井”工作方式。 将【钻井扭矩限定】手轮缓慢离开零位，设定为需要的扭矩。 在电机冷却风机风压信号正常后，将【转速设定】手轮缓慢离开零位，主电机按手轮给定转速反向旋转。 在不需要倒扣功能时，应在上位监控系统的设定画面中，找到 “倒扣模式”一栏，通过【退出】按钮及时退出倒扣模式,“退出”按钮变成黑色消失表明退出成功。使用钻进模式下的反转功能时，注意钻井扭矩的设定值。防止钻杆松扣造成事故。1.6.3. 速度控制与转矩控制钻井过程中，当钻柱扭矩达到限定转矩时，装置转为转矩控制模式，驱动轴保持【钻井转矩限定】手轮设定的转矩。如果钻柱扭矩大于限定扭矩，主轴将停止（转速为零），系统保持设定的扭矩。当钻柱扭矩减小时，装置转为转速控制模式，转速将会恢复到设定的转速，当转速达到手轮设定值的转速之后，装置按设定的转速运行。1.6.4. 停止钻井系统在钻井工作方式需要正常停止时，将【转速设定】手轮回到零位，装置正常降速停车，然后将【旋转方向】开关扳到“停止”位。如果【刹车】开关在“自动”位置，当系统转速降低后自动刹车。系统在钻井方式正常运行时，在误操作【旋转方向】开关离开正向位置、误操作【刹车】开关等情况下，或出现电气故障时，系统将降速停车。1.7. 上卸扣操作开始旋扣操作前，应当检查系统，使之处于附录一所示的初始状态。包括检查以下项目： 将司钻操作台【转速设定】手轮回零，【旋转方向】开关扳到“停止”位。 操作【电机选择】开关，选择顶驱装置双电机工作方式（AB电机）。 【操作选择】开关选择顶驱系统为“钻井”模式。【钻井转速设定】或【旋转方向】开关处于其他状态时，【操作选择】开关动作无效（不能使系统切换为旋扣工作模式）。1.7.1. 上扣操作1）立根上扣：a) 确认司钻台【钻井转速设定】手轮在零位，【旋转方向】开关在“停止”位置。b) 【旋转方向】开关选择“正向”旋转，【操作选择】开关选择顶驱系统为“旋扣”模式。此时系统切换到正向旋扣工作方式。手轮处于其他状态时，【旋转方向】和【操作选择】开关动作无效。c) 系统以固定转速和固定转矩正向旋扣，【旋转方向】开关打到停止位置时，可停止旋扣操作。d) 【操作选择】开关到“钻井”位置，系统停止运行。e) 当系统保持5kN.m输出时，保持正转方向不变，【操作选择】开关扳到“扭矩”位置时，系统将按照上扣扭矩限定值自动完成上扣工作。2）单根上扣： 确认司钻台【转速设定】手轮在零位，【旋转方向】开关在“停止”位置。 通过【上扣扭矩设定】手轮设定上扣扭矩值。 操作【回转头锁紧】开关到“锁紧”位置，进行锁紧操作，锁紧指示灯亮则表示锁紧操作完成，在进行背钳操作之前完成。 【旋转方向】开关选择“正向”位置；手轮或“旋转方向”处于其他状态时，【操作选择】开关动作无法使系统切换为上/卸扣工作模式。 确认回转头锁紧后，左手按下【背钳】按钮。动作背钳之前, 必须先确认回转头锁紧操作已完成。即行程开关检测到插销已插好信号, 【回转头锁紧】指示灯亮, 此时锁紧操作完成。 同时右手【操作选择】开关选择“扭矩”工作方式。此时，系统切换到上扣工作方式。首先背钳夹紧，延时后系统以手轮给定的上扣转矩值上扣，观察扭矩表达到设定值后，双手离开操作开关，背钳松开，上扣操作完成。 【回转头锁紧】开关扳到“松开”，让插销回位到松开位置，锁紧指示灯熄灭后表示松开动作完成。1.7.2. 卸扣操作 将司钻台【转速设定】手轮回零，【旋转方向】开关扳到“停止”位置。 操作【回转头锁紧】开关到“锁紧”位置，进行锁紧操作，锁紧指示灯亮则表示锁紧操作完成，在进行背钳操作之前完成。 操作【电机选择】开关到A、A+B或B，其中任一位置即可。 【旋转方向】开关扳到“反转”位置。动作背钳之前, 必须先确认回转头锁紧操作已完成。即行程开关检测到插销已插好信号, 【回转头锁紧】指示灯亮, 此时锁紧操作完成。 按下【背钳】按钮，同时操作【操作选择】开关到“扭矩”位置。背钳首先动作夹紧钻柱接头，延时后系统以不超过最大能力60kN.m的转矩值反向旋转。当系统转速高于给定转速时，装置自动停车。卸扣动作完成后，松开背钳或【操作选择】开关复位到“钻井”位置可复位扭矩模式。装置在扭矩工作方式运行时，松开背钳按钮或松开【操作选择】开关，PLC系统将使驱动装置停止运行。 将【旋转方向】开关扳到“停止”位置，确认司钻台【转速设定】手轮在零位。 【旋转方向】开关选择“反向”旋转，【操作选择】开关选择“旋扣”模式。此时系统切换到反向旋扣工作方式。手轮处于其他状态时，【旋转方向】和【操作选择】开关动作无效。 系统以固定转速和固定转矩反向旋扣。当钻柱接头完全松开后，【旋转方向】开关扳到“停止”位置，【操作选择】开关扳到“钻井”位置，系统停止运行。 【回转头锁紧】开关扳到“松开”，让插销回位到松开位置，锁紧指示灯熄灭后表示松开过程完成。旋扣运行时，旋转方向开关误操作或电气故障2时，驱动系统将降速为零，装置停止运行。1.7.3. 反向扭矩释放正常钻井工况下，当井下负载扭矩大于钻井扭矩设定值时，会放生堵转现象。顶驱装置提供了两种方法来释放反扭矩，如下： 【转速设定】手轮与【刹车】开关不动，保证主电机持续输出扭矩，缓慢减小【钻井扭矩限定】手轮扭矩限定值，使主电机输出扭矩慢慢减小，钻具缓慢反转，直到手轮给定值为零，钻具反转速度降为零；松开刹把，提起钻具。 【钻井扭矩限定】手轮不动，【转速设定】手轮回到“停止”，位，电机停止输出，系统刹车。【操作模式】开关与【旋转方向】开关位置保持不变，【刹车】开关 “松开”，钻具开始缓慢反转，司钻根据反转速度，选择合适时机操作【刹车】开关“制动”，以保证钻具接头不被甩开；重复上述过程，直到钻具反转速度降为零；松开刹把，提起钻具。由于第2种方法取决于刹车的状态和刹车能力，并且受司钻经验影响较大，所以我们只推荐使用第1种方法释放反向扭矩，只有在驱动装置不能正常工作时可以采用方法2。释放反向扭矩时存在钻具被甩开的危险，必须严格按照操作规程进行操作；操作中必须严格控制钻具反转速度，防止发生事故。1.8. 回转头锁紧操作液压源系统启动后, 操作司钻台【回转头锁紧】开关可以实现回转头的锁紧和松开操作。在进行背钳操作前应先通过【回转头锁紧】开关, 依靠液压机构来完成回转头锁紧操作。此处有一行程开关作为反馈信号, 参与了系统程序控制。 操作【回转头锁紧】开关到“锁紧”位置, 此时回转头会作小幅度的旋转, 然后插销机构动作, 如果插销行程到位,行程开关检测到信号后, 【回转头锁紧】指示灯亮, 锁紧操作完成。 如果指示灯没亮, 则【回转头锁紧】开关扳到“松开”位置, 然后再重新进行锁紧操作, 直到【回转头锁紧】指示灯亮, 完成锁紧操作后, 才可以进行背钳夹紧操作。回转头锁紧与吊环回转操作互锁，锁紧后吊环回转操作无效。背钳操作必须在回转头锁紧操作完成并确认之后进行, 以充分保证设备和人身的安全。1.9. 吊环操作 液压系统启动后，在确保回转头锁紧装置松开后，操作司钻台【吊环回转】开关可以控制吊环正转或反转。司钻台【吊环倾斜】开关可实现吊环前倾和后倾的控制。吊环回转操作与吊环倾斜操作互锁。进行吊环回转操作时，吊环倾斜操作无效；进行吊环倾斜操作时，吊环回转操作无效。在系统停机状态，按下【吊环中位】按钮，吊卡处于浮动状态，倾斜油缸处于不出力状态。在进行吊环回转操作之前, 必须确保回转头锁紧已松开, 否则回转操作无效。回转头锁紧操作与吊环回转操作互锁。进行回转锁紧操作时，吊环回转操作无效；进行吊环回转操作时，回转头锁紧操作无效。 司钻操作台【辅助操作】开关“开”的位置，且操作盒使能指示灯亮时，操作二层台操作盒相应开关可同样实现上述功能，但是二层台操作与司钻台操作互锁。吊环倾斜油缸的最大承重为2顿，吊装钻铤等过重物体时，必须保持吊环在“中位”状态，即吊环倾斜油缸处于不出力状态。1.10. 井控和IBOP操作 发生井喷等紧急情况下，按下【井控】按钮后，进入井控状态，系统动作顺序如下：l 启动液压泵（不管之前状态）；l 停止泥浆泵（给出干接点信号）；l 停止驱动装置（快速停车OFF2）；l 关闭IBOP。 操作人员应将系统总启开关复位，将司钻台所有开关复位到初始位置（手轮零位、旋转方向开关中位、工作方式选择开关处于钻井位置）。 紧急情况排除之后，确认系统无故障报警之后，按下司钻台【复位/静音】开关，系统解除井控状态。 顶驱装置停止状态 ，【IBOP】开关动作可以控制IBOP动作。1.11. 急停操作系统出现紧急情况需要紧急停止时，操作人员可就近按下任意一个【急停】按钮，顶驱系统所有设备快速停机。之后，操作人员应将系统【系统总起】复位，将司钻台所有开关复位到初始位置（见附录一）。系统恢复正常之后，确认系统无故障报警之后，将【急停】开关复位，按下司钻台【复位/静音】按钮之后，系统复位，可进行正常操作。1.12. 故障/报警故障分为4种类别： 装置故障：驱动装置本机故障，系统急停。 通讯故障：PROFIBUS现场总线任一子站通讯中断（在应急操作模式下，顶驱本体子站通讯中断不报故障），系统急停。 电气故障1：如进线柜主空开、辅助电源空开、I/O电源、司钻台控制电源、急停以及风压开关等故障，系统将紧急停车。 电气故障2：如UPS进线电源，液压站电源等，系统将自动按照正常停车状态降速停车。故障停机之后，操作人员应将系统【系统总起】复位，将司钻台所有开关复位到初始位置（见附录一）。故障或报警发生后，按下【灯试验/静音】按钮扬声器静音，故障报警指示灯保持状态。故障或报警排除后，按下【复位/静音】按钮清除故障，故障/报警指示灯关闭。操作人员可以从上位监控系统“报警记录”画面，查到报警原因和报警在线帮助，根据不同报警采取相应操作。报警原因消除之后，按下【复位/静音】按钮清除报警，指示灯关闭。系统出现故障时， PLC的故障指示灯将常亮；报警出现时，该故障指示灯闪烁；无论故障或报警发生时，报警器都发声报警。司钻台上装有3个故障/报警指示灯，用来显示故障或报警信息，具体组合情况如下表所示：其中H1、H2、H3依次对应三个故障/报警指示灯的上边、中间和下边的那个。如下图所示：H3H1H2H1H2H3报警分类顶驱状态闪烁灭灭报警其他报警闪烁编码器报警闪烁灭失压报警闪烁风压报警亮灭灭通讯故障其他通讯故障闪烁逆变器通讯故障闪烁灭液压源通讯故障闪烁本体站通讯故障灭亮灭装置故障其他装置故障闪烁整流器故障闪烁灭逆变器故障闪烁制动单元超温故障灭灭亮电气故障其他电气故障闪烁辅助电源故障闪烁灭急停闪烁风机电源故障1.13. 编码器切换 DQ40BC 顶驱装置为单电机工作系统，主电机轴端装有一台编码器，编码器切换开关放在“O”或“I”位置都可以正常送下编码器信号。1.14. 本体站应急操作1.14.1. 启动应急操作模式在顶驱系统本体子站由于某种原因引起PROFIBUS通讯中断之后，系统可切换到应急操作模式： 将系统【系统总起】复位到“关”位置，将司钻台所有开关复位到初始位置。 将PLC/MCC柜上的【应急操作】开关扳到“开”位置，【系统总起】开关扳到“启动”位置使系统切换到应急操作模式。 PLC系统控制信号通过多芯电缆发送到本体子站，此时除了减速箱润滑油温和油压信号不能采集入本体站以外，其他一切操作与正常工况下相同，主电机可正常运行，顶驱装置仍可继续工作，但必须尽快排除通讯故障。通讯出现故障后，系统丢失本体从站，CPU的SF故障灯亮，同时BF指示灯闪烁，但装置不停机，启动应急模式后，仍可正常操作电磁阀。1.14.2. 停止应急操作模式 本体子站通讯恢复之后，将系统正常停车，【系统总起】开关复位，【应急操作】开关扳到“关”位置，司钻台所有开关复位到初始位置。 在系统无故障报警状态，按下司钻台【复位/静音】开关，系统回到正常操作模式。系统处于其他状态时，复位【应急操作】开关无效。1.15. 司钻台应急操作模式1.15.2. 启动司钻台应急操作当PLC/MCC柜中的CPU发生故障不能正常运行时，