浅析石油钻机电磁刹车的故障分析与处理

1、    浅析石油钻机电磁刹车的故障分析与处理    母永松摘要：电磁刹车作为石油钻机上的新型辅助刹车近年来得到普及，它利用电磁感应原理进行无磨损制动，具有力矩大、操作维护方便、使用寿命长等特点。本文先简单介绍了电磁刹车的结构和原理，然后再分析了石油钻机电磁刹车系统的常见机械故障和电气故障，并提出了相应的处理方法，对电磁刹车的现场使用提供重要技术支持和安全保障。关键词：石油钻机；电磁刹车；刹车故障；故障分析和处理前言刹车系统是石油钻机的一个很重要的部件，电磁刹车在石油钻机上虽然是作为辅助刹车，但其性能的好坏也关系到油厂的工作效率和生产安全，若刹车系统出现故

2、障，轻者会引起停钻，给企业造成经济损失，重者会造成生产事故1。目前国内油田普遍使用的钻机中，除了少数采用变频传动钻机的进口设备外，大都使用电磁刹车作为辅助刹车。但是电磁刹车也是现场使用中经常产生故障的部件之一，影响钻机的正常使用。本文对石油钻机电磁刹车系统的常见机械故障和电气故障进行了详细的分析，并提出了相应的处理方法，对电磁刹车的现场使用提供重要技术支持和安全保障。1.基本结构和工作原理电磁刹车是利用电磁效应实现制动的制动器，一般分为电磁粉末刹车和电磁涡流刹车，这是一种无机械摩擦的刹车，电磁涡流刹车坚固耐用、调速范围大、维修方便；这种刹车常用于有垂直载荷的机械中，所以常作为钻机理想的辅助刹车

3、。但电磁涡流刹车低速时效率低、温升高，必须采取散热措施。刹车的定子中嵌有励磁线圈和冷却水出口，转子与滚筒连接在一起，转子在定子磁场中旋转受到制动，而在转子体有效层内会产生涡流，产生热量，通过冷却水将热量带走。电磁刹车工作原理于发电机类似，都是利用电磁感应的原理，直流电被通入到电磁刹车的左右定子线圈里，产生了恒定的磁场，当电磁刹车的转子从恒定的磁场通过时，就会切割磁场的磁力线，根据楞次定律，线圈中将产生感应电流，转子的动能转化为电能（发电过程），这时操作人员可用控制开关调节电磁刹车励磁电流的大小，进而灵活地控制刹车的制动转矩、控制下钻的速度快慢，这样不需要使用主刹车就能完成整个下钻作业2。钻机钻

4、子的转速n和电磁涡流刹车的制动力矩m成正比例关系m=cnb2（n.m） （1）式中 b-工作间隙的磁感应强度，t；c-电磁涡流刹车的转矩系数。电磁刹车和水刹车相比具有显著的优点，制动力矩不仅大，而且还可以需要调节大小，电磁刹车甚至可以不需要主刹就能将钻柱完全刹住。同时制动力矩受钻速影响很小，因而下钻作业的安全性更高，刹车带的使用寿命也得到延长，降低了司钻人员的劳动强度。不足之处是电磁刹车需要增加一套励磁设备，设备相对较大，且电磁刹车的价格较高。2.电磁刹车的主要故障分析石油钻机的电磁刹车在使用过程中，由于使用不当，或者质量整饬不齐，常常出现这样那样的故障，我们简单的把电磁刹车常见的故障分为机械

5、故障和电气故障。2.1机械故障由于电磁刹车的机械原因可能导致电磁刹车通电后不动作或刹车失灵、刹车片磨损严重甚至烧毁、振动噪声过大等故障。2.1.1刹车零部件松动或调整不到位导致刹车故障如果電磁刹车的零部件松动，或者机械部件调整不到位，造成制动力矩过小，刹车失灵。铁芯和电磁铁如果长期处在不规范的拍合过程中，电磁铁上的衔铁和铁芯吸合的接触面就会形成了一个凹面或斜面，致使衔铁和铁芯吸合就不能完全接触，造成制动瓦不能完全打开。如果制动轮的制动表面不注重维护就会沾有油污，油污会减小制动面的摩擦力，会出现抱不紧闸，溜钩的现象3。2.1.2刹车零部件损坏导致刹车故障制动轮长期使用或本身材质不过硬的情况下，制

6、动表面就会摩擦出现一道沟槽，就会减小摩擦片与制动轮的接触面，制动力矩就会大大降低，导致刹车失灵。电磁刹车的电磁铁芯上有一个钢丝做的闭合环，如果闭合环断裂会造成恒定的电磁场紊乱，影响铁芯和衔铁吸合造成刹车失灵。机械部件都有一定的使用时限，电磁刹车的零部件使用一段时间后不可避免的会被磨损和损坏，都会造成刹车故障。电磁刹车中的转轴生锈或歪斜等原因会导致杠杆系统中机械部分被卡住，影响电磁的刹车开启和闭合产生刹车故障。2.2电气故障电磁刹车的机械故障往往是刹车有动作带刹车效果不满意，电气故障往往是刹车没有动作，当然，这只是一个粗略的判断，电气故障主要有以下几个方面：2.2.1电磁线圈故障对于电磁线圈故障

7、是指：线圈断路、线圈短路或烧毁、线圈接线端子接触不良，等。电磁线圈故障导致的刹车失灵主要表现在以下几个方面：电源正常，衔铁吸合不上。故障原因大多为机械部分卡阻或线圈损坏；由于线圈接线端子接触不良而造成得线圈开路；电源电压太低，会造成衔铁吸合不上，线圈回路中的电抗值较会太小，致使电流过大会烧毁电磁线圈。源电压与线圈的额定电压不符会导致线圈发热严重，如果电磁线圈受潮，绝缘就会受到影响或漏磁，就会冒烟，线圈匝间发生短路。2.2.2磁路故障磁铁被油污粘住或者出现剩磁就是磁路故障，使衔铁不能得到释放。区分这两种情况的方法是：把电磁刹车拆开，查看铁芯端面上有无油污，清除油污后问题还是没能解决就是剩磁问题。

8、剩磁形成的原因是长期运行将铁芯两边的端面磨损过多，使去磁气隙消失，剩磁增大，出现剩磁就会在线圈断电后电磁衔铁落不下或落下迟缓。2.2.3电气控制系统故障电气控制系统故障是指在整个控制系统出现了局部失控或全盘失控，这里电气控制系统包括操作系统。电气控制系统故障最常见的是电气零部件损坏、线路短路、短路和电源的过压、欠压、缺相。整流失败也会引起失流造成故障。电气控制系统方面的故障也会表现为制动力矩降低、过低甚至完全丢失 4。3.电磁刹车的故障处理3.1机械故障处理对于电磁刹车未调整好而导致刹车故障，在检修时安装规范调整好就行，对于制动轮有油污的，应使用煤油清洗制动轮，电磁铁和铁芯磨损的如果磨平不能解

9、决，就只能更换新的电磁铁。对于电磁刹车机械零件损坏导致制动故障，对损坏部件进行维修、更换即可排除故障。对与卡滞现象应进行拆检，清洗转轴及支承杆，必要时调换配件。如果是由于孔或销轴磨损造成的，只要重新加工衔铁上的销轴孔，再配上合适的销轴，即可排除故障。3.2电气故障处理想排除电气故障，万用表一定必不可少。使用万用表判断哪里短路、断路，零部件损坏及电压问题等。如果是电压原因造成的线圈故障，检修时可调整电压至正常值，烘干线圈使线圈发热去潮，对于电磁铁有剩磁的故障，可以采用高温退磁的方法。针对相应问题调整修理或者更换零部件。4.结论由于电磁刹车使用简便、无摩擦、维护工作量小，即使低速时仍有较大制动转矩

10、，成为了石油钻机理想的辅助刹车。电磁刹车作为辅助刹车，严禁长时间使用，平时要加强对当电磁刹车机械部件的保养5。我们对石油钻机电磁刹车常见故障进行分析和处理，扎实了业务水平，节约了维修成本，提高了工作效率，更有利于电磁刹车的推广的更新改进。参考文献：1锁超民.石油钻井绞车刹车系统的现状与发展j.石油矿场机械，2005.34（1）：105106.2李强，杨迪生，杨继国.新型石油钻机电磁刹车电源原理及应用j.石油矿场机械，2001， 31（1）： 1315.2吴报发，叶鹏候，树林.电磁制动器故障分析及处理方法j.四川水利发电，2008（1）.4周骥，边倩，李小梅，王建军.电磁涡流刹车电气控制系统常见故障分析j.石油仪器，2009.23（4）：8991.5杜红峰.电磁刹车常见故障分析