宏华ZJ70DBS钻机配套与使用中遇到的问题.doc

宏华ZJ70DBS钻机电气系统配套与使用中遇到的问题摘要：介绍了宏华产ZJ70DBS钻机在配套调试中遇到的问题，以及使用中在各种工况下的表现情况，以一个现场人员的视角讨论该套设备的优点，缺陷并提出改进建议。关键词：电动钻机，变频，电气控制一、设备介绍ZJ70DBS钻机电气系统主要由4台主柴油发电机组、1台辅助柴油机发电机组、1座VFD房、1座MMC房、1座司钻控制房、2台绞车交流变频电动机、3台泥浆泵交流变频电机、组合液压站、各种传感器、电控元件、液控元件等构成。本套系统划分为：供电，配电和控制三大部分。供电回路采用：主发电机组或辅助发电机组供电两种方式。主发电机组采用三菱柴油发电机组，提供正常钻井作业的动力。设计辅助发电机组的目的是：当主发电机组不能运行的时候提供备用能源以保证应急操作或者当主发电机不必运行的时候，提供维护动力。配电部分可划分为：变频传动部分和低压配电部分。变频传动部分采用的是ABB的ACS800柜体式传动单元。该单元包括以下部分：ACS800-307的柜式DSU整流单元、ACS800-107的柜式逆变单元和ACS800-607的制动斩波单元；整套传动系统采用分段直流母线供电方式，若出现一套整流设备有故障，可以闭合直流母线联络开关，从而通过另一套整流设备可为整个传动部分提供直流电源，保证正常的钻井作业，不至于产生停钻。低压配电部分回路主要由：施耐德的MT框架型断路器、NS系列塑壳断路器、LC1系列接触器、LR2/LR9系列热继电器，鼠笼式电动机等组成。控制部分选用西门子S7-300系列PLC，模块化，无排风扇结构，易于分布、强大的CPU处理能力，使得非常适合于石油钻机井场环境。应用PROFIBUS总线技术，可以实现CPU与PROFIBUS网络上的其他分布式站点之间直接的高速、可靠的数据传输，从而建立了该套电气系统的控制脉络。采用西门子MP370触摸屏，应用宏华自行开发的触摸软件，通过精美，简洁，实用的操作界面，为司钻提供简单轻松的操作，大大减少了工作强度，而且有实时设备和钻井工艺的状态数据显示，为司钻判断设备情况和钻井状态，提供了可靠实时的依据，同时为故障追踪，设备维护提供相关信息。二、装配时遇到的问题2008年3月设备运到现场开始配套调试，装配工作是作者与宏华现场电气工程师共同完成的，感觉主要有以下几个问题需要改进。1、设备所配三菱发电机组的控制电源存在设计缺陷由于在设计时未考虑到发电机组的控制电源问题，导致每台发电机组都有一套电源装置（包含24V蓄电池一组，电池充电器一台），这样不仅造成了不必要的浪费，而且同样增加了设备维护人员的工作量。针对该缺陷作者进行了相应改进，将原来的4组蓄电池减为一组，电池充电器减少为一台。发电机启动所需控制电源仍然由电池提供，但当发电机发出稳定交流电源后，经切换装置切换为交流电整流提供直流控制电源。2、转盘电缆安装位置空间过于狭窄 钻机设计人员在设计时未考虑给安装人员预留合适的安装空间，致使安装人员在作业时非常难受，体型稍胖点的工作人员根本无法进行作业。解决办法：经现场勘查，钻盘电机接线盒对面的组件并非受力组件，在满足受拉、收压强度的情况下，完全可以在其上为接线盒开一个安装窗口，这样可以极大的缓解安装空间不足的问题。三、现场使用中出现的问题1、在大邑102井中的使用本套设备承转的第一口井，是位于川西井深为5600的定向井大邑102井。2008年4月15日正式开钻，开钻过程比较正常，各项参数正常，然而就在打完导管起钻的时候，司钻房触摸屏报制动电阻温度过高故障，来到制动电阻处，用激光测温仪测得制动电阻温度为95摄氏度，经查阅资料95摄氏度为正常值，可是为什么会报警呢，查看温度传感器，发现其液晶示数为255摄氏度。可见温度传感器测值，与激光测温仪所测数值有很大差别，经判断为温度传感器误报，经断电复位，温度传感器重新正常显示读数。恢复故障后，继续起钻。然而就在快起完钻的时候，触摸屏再次报制动电阻温度过高故障，来到制动电阻处，观察温度传感器后发现液晶示数又变成255摄氏度，是不是温度传感器坏了呢。联系宏华厂售后，连夜送来一台新的温度传感器。很快新的传感器被换上了，井队开始下钻作业，然而下钻没多久，触摸屏又出现制动电阻温度过高故障，来到制动电阻处观察新的温度传感器，出现和上两次同样的问题，到底是什么原因呢，可以肯定温度传感器没有问题，从头开始找吧，首先温度传感器电源经过测量后没有问题，是不是信号干扰的问题呢。再次联系宏华，要求上个抗干扰能力强的温度传感器，很快新的传感器被送来换上，继续下钻后没有再出现类似问题。2、在角51井中的使用角51井是我队与美国EOG公司合作的一口定向水平井，由于甲方要求，在开钻前，设备配上了美国VARCO公司的TDS-11SA型顶驱。由于宏华设计本套设备时预留了顶驱接口，所以连接起来非常顺利，在使用中，顶驱与供电设备的匹配也没出现任何问题。2009年5月13日，在起钻过程中，司钻报告绞车齿轮箱发出异常响声。来到现场，首先将绞车齿轮箱观察口打开，让司钻慢起游车，齿轮箱齿轮没有任何损坏，响声也不是很明显，后让司钻快起游车，发现齿轮箱震动剧烈，再仔细观察，发现绞车A、B电机转动不同步，当A电机开始转动的时候，B电机的转动相应滞后，怀疑绞车编码器出了问题，因为该设备所使用