电动钻机电控维修案例分享.doc

电动钻机电控维修案例分享 目前我国拥有的石油钻机中，电动钻机已经占据半壁江山，海外钻机作业中电动钻机市场占有率就更高了，如长城钻探四川页岩气项目部的九部钻机全都是电动钻机。正是由于电动钻机及其调速系统的多样性，使得电控系统的故障处理和维修工作更为复杂，尤其是一些现场比较棘手的疑难问题，往往不知道症结何在，维修无从下手，图纸翻了一遍又一遍，就是无法让这个庞然大物乖乖的运转起来。下面，笔者根据现场处理疑难故障的经验简要分析几个案例，以与同行分享。案例一钻机型号：ZJ70D故障时间：2015年3月16钻井工况：三开钻进结束，即将裸眼电测、下套管、固井作业等。故障现象：电控房（SCR房）600V系统的四个SCR柜MT1600A断路器和馈电柜400V系统2000A的出线总断路器不定期同时跳闸，随即合闸正常，现场没有发现任何明显故障点，但该故障时有发生，有时一个月跳闸一次，有时几天就跳闸一次，偶尔一天就跳闸好几次，严重影响了正常施工和生活用电。原因分析：现场检查发现以下几个问题：（1）SCR房的输出总零线端未做接地；（2）600V/400V变压器零线环流近80A；（3）大多数接地体电阻值过高，没有进行等电位连接；（4）顶驱地面段电缆A相接头对地感应电压达到250V，其他各相也为2040V不等；（5）馈电柜断路器运行时总电流为550A左右，开关5.0保护单元各调节旋钮设置值处于正常范围，馈电柜MT20N12000A总断路器内部合闸指示有变色现象（怀疑内部有过热现象）。处理办法：一是电控房（SCR房）系统增加3处接地体，并进行系统的等电位连接，解决不平衡电流及电源的谐波，从而净化600V电源系统；二是用馈电柜800A断路器与2000A断路器换位，观察是否由于断路器内部故障引起跳闸；三是做井场营房TN-C-S接地系统和等电位连接，使接地电阻值达到4及以下。后期反馈：当日处理完以后，直到完井一直未发生跳闸故障。案例二钻机型号：ZJ50LDB故障时间：2015年10月3日钻井工况：二开钻进故障现象：两台CAT3412发电机组并车运行中，并车柜突然跳闸，全井场停电，随即检查两台发电机组运行正常，1#并车柜显示各项参数正常，2#并车柜显示机组电压为零，经查2# CAT3412发电机组的柴油机运行正常，但无输出电压。电气工程师先后更换了该发电机的VR6调压板和励磁机的旋转整流器，但仍未解决2#发电机组无输出电压的故障。原因分析：发电机组无输出电压属于多因一果的故障，涉及因素较多，主要围绕励磁系统查找故障点的思路来分析。CAT3412发电机组可通过WOODWARD EASYGEN-3200-5并车控制屏控制并车、解列、转速（频率）、电压、有功无功分配及电瓶充电等功能，也可通过机组上改制、加装的切换开关恢复为单机版发电，使用发电机组自带的CATEMCP电控装置独立运行发电。通过现场恢复单机版运行，2#发电机组发电运行正常，排除发电机组故障；通过互换1#、2#并车柜WOODWARD EASYGEN-3200-5并车控制模块，确认两套并车柜无任何故障，所以判断故障点在发电机与并车控制柜的连接线路上，经测量2#发电机组VR6调压板2号、3号线与VFD房内的2#并车柜内的WOODWARD EASYGEN-3200-5并车模块15号、16号线断路，由此判断连接VFD房与发电机组间的15芯控制电缆内部断芯引发此故障。处理办法：利用15芯控制电缆内的备用芯线替换两根断芯线。后期反馈：故障于当天处理完毕，2#发电机组启运后与1#发电机组并车运行正常。案例三钻机型号：ZJ70DB故障时间：2016年7月16日钻井工况：二开钻进中故障现象：绞车模式两电机不同步，且单独使用电机不能悬停，运行中司钻手轮给定绞车转速有飞车现象原因分析：该钻机电控为变频调速系统，经查变频器控制屏读取报警故障代码为7520（主从通讯故障报警）、7301（编码器故障报警），初步判断为复合故障，需要逐一解决。处理办法：一是将绞车A电机编码器（P+F14000型）与B电机编码器互换，试车发现A电机的不能悬停、飞车等现象转移到B电机，因此判断是编码器坏了，更换一个新的编码器，解决了A电机的不能悬停、飞车等问题，A电机或B电机单独运行正常；二是处理绞车A、B电机不同步问题，用手电筒检测同步通信光纤无问题，检查同步控制电路连接无松动，把2号钻井泵RDCO模块换到绞车电机控制柜，绞车A+B模式同步运行正常。后期反馈：故障处理完毕正常运行3天后，再次发生B电机不能悬停的故障，经检查B电机编码器母接头进水锈蚀严重，一根信号线虚接，重新做了一个插接头，并全面检查编码器屏蔽层的接地等，然后送电试车，A+B、A单、B单三种模式均运转正常。案例四钻机型号：ZJ70DB故障时间：2016年8月6日钻井工况：二开完，等甲方指令，待三开故障现象：在2016年7月18日二开下套管期间，使用绞车A电机，VFD房内A电机西门子6SE70变频器报F053故障，电气工程师先后更换了编码器、DTI板等，核对了变频器参数，并对连接线路进行了仔细检查，均未解决此故障。但为了满足下钻钻水泥塞作业，将该电机变频器参数（P60、P100、P130）改为无编码器状态运行绞车。钻水泥塞作业完成后，恢复编码器的原参数，在有编码器状态下运行，西门子6SE70变频器报F015故障，手轮给定后有扭矩输出，没转速、没悬停，转速手轮回中位后触摸屏仍然显示扭矩值（扭矩不释放）等。绞车B电机在下套作业期间由于多次跳闸，报F053故障，故一直未使用。原因分析：根据电路图纸所示，编码器DTI板的接线端子号的对应关系是：1-1、2-3、3-5、4-4、5-6、6-2、7-7、8-8、9-9，经现场检查发现A电机新换的编码器插接件焊线与DTI板的对应关系为：1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6、7-7、8-8、9-9，其中有四组线未按图纸“跳线”，造成DTI板6号线送往编码器2号线的“24V”电源被送入编码器通道“B反”，编码器AB通道的信号也未送入DTI板的对应通道。由此造成DTI板损坏。再查B电机编码器发现接线有虚焊，接地屏蔽线脱落。处理办法：绞车A电机更换DTI板（原型号：6SE7090-0XX84-3DB0，新板的型号：6SE7090-0XX84-3DB1）和编码器，绞车B电机编码器插头线重新焊接，然后送电试车，A单、B单、A+B三种模式均运行正常。后期反馈：故障处理完毕后，运行至今未发生故障。案例五钻机型号：ZJ70D故障时间：2016年9月10日钻井工况：二开钻进结束，通井故障现象：电气工程师巡回检查中发现SCR房有焦糊味，正在检查时突然听到2号SCR柜声响异常，有股浓烟冒出。随即断电检查，发现2号SCR柜内换向接触器K5、直流接触器K6及底部控制线和PC04板、PC02板等部分电器元件损坏，导致电控系统瘫痪，无法使用。原因分析：由于现场烧毁器件较多，当时很难寻踪故障原因。在后期恢复中发现电源变压器T5线圈匝间短路，结合烧毁现场元器件的逻辑控制关系判断，T5为变压器一二次侧线圈短路，一次侧600V高压窜入二次侧，瞬间烧毁PC04、PC01、PC022等三块电路板，造成指令失效，换向接触器K5吴吸合，致使接触器母排热熔短路，并殃及到K6接触器及相关配线因高温而烧毁。处理办法：2016年9月10日，基于该井二开通井循环井底200m沉沙的情况，在无配件且要迅速恢复使用绞车的情况下，采取临时替换措施，改变线路，由转盘控制系统来操作绞车A电机，实现绞车上下活动钻具，双泵循环泥浆防卡钻。9月11日，下套管作业最大悬重达到300t，绞车单电机无法满足要求，再次改变线路，使绞车A电机F端与B电机AA端短接，绞车A电机FF端 与AA端短接，绞车B电机F端接1K2，绞车A电机A端接1K7，实现绞车双电机DWS模式，MP3手轮给定在075%之间，平稳控制绞车运行，MP1、MP2 两台泥浆泵用于灌浆和循环。9月19日，对2号SCR柜进行了烧毁器件的拆除和清扫，并用无水酒精逐一擦拭柜内元器件。9月20日更换安装PC04、PC01、PC022三块电路板，对接5根霍尔元件的双芯屏蔽电缆，更换被烧毁绝缘层的控制线，安装K3、K2、K4、K6四个单级直流接触器和K5换向接触器，换绝缘子、直流模块、T5变压器等。9月21日调试烧毁的2号SCR柜：一是跨接SCR柜电源断路器辅助触点，做指配试验（绞车A电机正反转、绞车B电机正反转、DWS模式等），验证指配接触器动作正常；二是做SCR柜可控硅触发试验，检查直流给定电路；三是拆除应急措施更改的线路，按图纸恢复原绞车和3号泥浆泵的接线；四是指挥司钻做空载运行试验，在不同指令下运行绞车，试验绞车的脚踏油门给定；五是给4台SCR柜同时送电，运行3台泥浆泵和绞车。后期反馈：2号SCR柜修复达到了原电控系统的标准，运行正常。案例六钻机型号：ZJ70D故障时间：2016年10月21日钻井工况：二开钻进故障现象：该队LW355-1250N高速离心机为国内新配套设备，首次在现场使用，在进行调试中发现，离心机37KW主电机运行电流达到322A，导致过流保护跳闸。原因分析：经检查电路、电机都没有问题之后，判断是螺旋推进器发卡或者是滚筒与护罩摩擦，形成阻力导致电机过流。仔细排查后发现耦合器加油过多。LW355-1250N高速离心机说明书介绍说“耦合器内油的作用主要是传递扭矩的介质，而不仅仅是起润滑的作用，耦合器内充油量的多少直接影响其传动特性。最大允许充油量不得超过总容积的80%，否则耦合器就起不到缓冲电机启动冲击的作用，并且会使耦合器运转时腔内压力升高，液力损失大，容易渗漏和发热；最小充油量不得小于总容积的50%，否则会使轴承得不到有效润滑，加速轴承磨损并产生噪音。”处理办法：将耦合器内多余的油放出，使油量达到总容积的65%。后期反馈：LW355-1250N高速离心机工作正常，37KW主电机运行电流为70A，在额定电流以内。案例七钻井型号：ZJ70DB故障时间：2017年4月10日钻井工况：井深2836米，正常钻进 故障现象：在ZJYP-4-2钻井监视系统多画面显示正常情况下，司钻按键盘“切换”键后，显示屏所有画面消失。原因分析：键盘面板中心红色指示灯闪烁，操作云台能上下左右正常运转。ZJYP-4-2钻井监视系统控制箱内涉及220V AC、24V AC、15V AC、14V DC、12V DC、8V AC六个电压等级的交直流电源。通过图纸分析，初步判断是控制板和分割器电路板12V DC开关电源、显示器14V DC开关电源故障，经开箱检查，这两个开关电源空载输出电压稳定，接上负载后电压降到39V且电压波动，将两个开关电源拆下后开盖检测，测得电源电路板上C8、C9两只电容损坏。处理办法：更换两只同型号的新电容。后期反馈：用键盘操作监视系统各项功能正常，显示屏画面清