70DB电动钻机电控系统的现场使用分析

国伟

（中石化胜利油田渤海钻井总公司埃及70194队，山东 东营 257200）

整个控制系统共有4个发电机控制柜(GC)，1个发电机控制电池柜 (GCP)，2个控制单元柜（CU），1个翻排柜(PL)，1个PLC柜(PC)，5个软启动柜(SS)，2个电源柜(PB),3个供电柜(PS),3个整流柜(RU)，2个制动单元柜(BU)和6个逆变柜，其中6个逆变柜“一对一”驱动6台交流变频主电机，分别是绞车A，绞车B，转盘和1、2、3号泥浆泵。绞车采用能耗制动的制动方式。

一、出现过的主要问题及解决方法。

我们队的钻机自2008年1月在埃及投入使用后，电控系统也确实出现了一些问题，并得到了解决。现将出现过的主要问题及解决方法列举如下：

1.绞车A、绞车B和转盘在运行过程中有时会自动停。

常见原因：绞车或转盘的编码器损坏；编码器联轴节断裂；控制线的屏蔽不好造成干扰；风机或润滑泵跳闸。

解决方法：若电机显示有转矩无转速，则说明编码器损坏，更换编码器，故障代码通常显示F07902；若AOP30面板上报变频器相关故障，如F31100,F31131，F30887,F30885等，则是编码器控制线的屏蔽不好受干扰导致，那么检查编码器航空插接件的屏蔽线连接和VFD房端接线室的接地线导电性是否良好，做好接地抗干扰工作，从而将感应电释放出去，一般故障会消失；若是风机和润滑泵跳闸导致，那么连接电机的线路有短路接地的情况，查到短路点，重新接线做好绝缘工作，辅助电机正常启动后主电机自锁保护消失。

2.搬家后，CU320有时会报故障无法正常启动或逆变柜内的风机无法启动。

常见原因：6个逆变柜内所需电源是由柜内下端的电源母排提供的，能够提供600V,380V,220V,24V四种电源，而柜与柜之间的母排则是由插接件连接的，所以由于搬家途中颠簸厉害，容易把插接件颠掉或颠松，导致有的逆变柜无法送上电。

解决方法：打开相应的逆变柜，查看插接件，将插接件插牢固并固定好故障消失。

3.整个系统停止运行，CPU显示外部故障，系统故障，通讯故障。

常见原因：profibus通讯总线插头松动；相关模块损坏；房端接线室的接地端导电性不良，使profibus通讯总线受到感应电干扰。故障代码通常显示F01910。

解决方法：首先检查接地线端子的地线是否缺水，地线蹶子埋的深度和做地线用的电缆电阻是否合适。若不合适，重新铺设接地线。其次，检查profibus通讯总线的插头是否松动，若松动，固定好即可；如果故障依然存在，则检查PLC系统中的各非冗余模块是否损坏，若损害，更换相应模块，系统即恢复正常。我们队的I/O模块SM322损坏过一次，导致系统停止运行，检查出来更换后故障消失。

4.整个电控系统停止运行，CPU显示外部故障，系统故障，同时PC柜内给通讯模块提供24V电源的SITOP电源亮黄灯，显示过载。

常见原因：SITOP电源坏；该SITOP电源所带负载里有短路或接地的情况发生。

解决方法：首先单独取下该SITOP电源，输入220V电压，测量输出是否正常，若不正常更换即可；若电源模块正常，则根据图纸分别测量该电源的负载里究竟是哪一路或哪几路有短路或接地的情况发生，一般情况会是相应负载的外部线路有损坏接地或插头松动搭线导致的，重新接线或做好接头故障消失。

5.VFD的空调不运行或制冷效果不理想导致室内温度过高。

常见原因：由于地处风沙大的埃及戈壁，空调外机风扇马达密封不是很好易进沙子，致使电机堵转温度过高烧坏；空调缺氟利昂或漏氟里昂，导致压力开关跳开，主继电器不吸合，压缩机不运行。

解决方法：定期检查空调外机风扇马达运转是否自如，若有阻碍现象，立即取出检修；用压力表检测压缩机是否缺氟利昂，若氟利昂不够，首先充一下试试，看有没有漏氟的现象，如果有，检查出来焊接充氟即可，如果没有，直接给压缩机充氟，压力控制到70PSI。

6.发电机不好并车。

常见原因：出厂时未加载试验，或试验负荷小

解决方法：不好并车时，卸掉部分负荷再并车，或耐心等待一段时间。

7.B绞车的逆变柜的保险丝烧坏。

常见原因：该逆变柜的L37空气开关的预充电结构部分不是很可靠，重新合闸之后，把手柄打到“I”位后，电机上电，手柄在自动弹到“AUTO”位的过程中，有时候L37无法很好的控制峰值电流，导致保险丝烧坏。故障代码通常为F30027。

解决方法：搬家以及平时，不需要检修B绞车逆变柜的时候尽量不拉闸，第一次成功上电后L37始终保持在“AUTO”位，一旦保险丝烧坏，及时更换型号相符的保险丝。

8.触摸屏上的游车高度不显示。

常见原因：滚筒编码器损坏；滚筒编码器联轴节断裂；FM350计数器模块损坏；程序有误，无输入值。

解决方法：检查滚筒编码器以及联轴节，若损坏更换；检查FM350计数器模块，若滚筒转起来后，模块没有输入显示，绿灯不闪烁，说明模块损坏，更换即可；若硬件没有问题，则考虑是程序有误，需要更改游车高度程序块的输入参数。

9.三台泥浆泵的泵冲累计在触摸屏上显示不准确或不显示。

常见原因：泵冲传感器无电压输入或输入电压低；泵冲传感器损坏；泵冲传感器的安装位置不适当。

解决方法：测量泵冲传感器的输入电压是否为24V，若电压不正常，一般是泵冲控制线有断点，找出来重新连接即可；若输入电压正常，接通电源后查看泵冲传感器里的红色指示灯是否亮，如果不亮说明已坏需要更换；如果指示灯也亮，那么调整泵冲传感器在泵体的安装位置，若指示灯在某一位置闪烁，则说明泵冲传感器已正常计数了，若在任何位置都不闪烁，说明该泵冲传感器损坏，需要更换。

二、电控系统日常维护

任何设备实际最重要也是首要的是维护，如果设备维护好了，不但有利于正常生产而且节省人力物力。所以针对我队的电控系统，我们的维护方法如下：

1.首先严格控制VFD房的室温和湿度。根据井上工况来调整室内温度，例如当负荷较轻时，我们将空调的上限设定到22度左右，当负荷较重时，则调到16度左右，原则上始终要保持室温凉爽。另外，为了控制室内温度湿度，严禁相关人员出入不关室门。2.保持室内清洁。我队买了吸尘器，每个小班司机，在下班前都要清扫室内卫生，始终保持室内无尘土。3.电气师定期打扫柜体内卫生，用小毛刷子轻轻的将电气原件或模块的落尘清扫掉，防止静电对原件的干扰甚至是损坏。4.每次做控制线的插头插件时，一定要把屏蔽层连接好，防止因为屏蔽不好，感应电传倒不出去而损坏器件。5.重视做好接地线。电动设备很多误报警和故障的发生都是因为接地线的导电性不好造成的，尤其在地层导电性不好的沙漠戈壁更是如此，所以我们每次搬家后首先要做好的就是把地线接好，选取合适的位置挖深坑，把2根铜线蹶子砸进去1.5米以上后再用一股短粗的电线串接起来，如果地表比较硬，用充气钻打坑会比较方便，然后把房端接线室的接地线端与地线蹶子之间用粗电缆连接，如果条件允许尽可能用截面积比较大的电缆或多股电缆，电阻越小越好。要始终保持埋地线的坑里有水，并且可以往水里加些食用盐，以利于地层的导电性。6.每次搬家前，都要将拆下来的各个控制线的线头包好，防止进水受潮损坏，尤其要将编码器的航空插接头固定在适当位置，防止磕碰。7.安装时，所有控制线的插接件都要小心得对准线号插接，防止插头受损弯曲或折断。8.空调的外机散热片要定期用气管线吹，清理糊在上面的尘土，以利于空调制冷散热。9.每天早中晚严格执行岗位巡检，及时发现设备与正常运行时的异常现象或报警提示，并抓紧时间排查解决故障点。10.当任何一个绞车编码器有问题导致停转时，如果负荷允许，在检修的同时可以暂时用一台绞车，但必须把另一台挂到空档位，防止齿轮不同步磨损轮齿。11.安装过程中，绞车和转盘的编码器控制线的航空插接件接好后，外面要用塑料布缠好，再用胶带绑紧，然后固定到适当的位置，这样可以避免潮湿的碱性空气腐蚀插接件。12.严格要求班里的埃及劳工，在平时搞卫生时，不准用水枪冲电机、编码器及接线盒，必须要清理的话，只能用抹布。虽然设备电路是防爆的，但是为了安全起见，尽可能做到万无一失。13.绞车的电机润滑泵有两个，定期轮流使用，防止因为长期不用而生锈老化。14.对于双冗余结构，如果在两路都没问题的前提下，可以根据井上的实际情况把两路倒替着用，以免某一路因长期不用通讯模块受潮。15.电气师或机房人员，在给系统上电或其他操作时，严格按照操作顺序和操作要求执行，不能随意操作。16.搬家过程中，一定要保持VFD房内无杂物，例如电瓶和灭火器等物品不准放到室内，防止在搬家途中由于颠簸，杂物碰撞柜体或化学品污染电子器件。

三、配套改进的建议

针对我们队的这套设备来说，我觉得有以下几点可以改进:

1.CU320的电源是由直接从变压器输出的的400V电压取一相，经过两个断路器，再输入SITOP电源把220V变成24V的，所以并不是经过UPS供电的，因此每次倒发电机的时候，CU320都要重启一次，在试油阶段有时候倒车比较频繁，CU320重启次数多了，我认为应该会降低其使用寿命。因此如果能够把CU320改成通过UPS供电，应该会更好。

2.实际上我们这套设备可以不用来回的倒换主发电机和辅助发电机，在使用辅发的同时若需要短时间使用主发电机的时候，可以直接并车上600V而不去倒变压器进线，但是我们这套设备有时候在两路同时用的情况下逆变开关L37会合不上闸。所以我认为整个线路的设计需要重新考虑一下。

3.发电机控制柜的4个控制线，测速控制线，励磁控制线，24V电喷和执行器控制线，它们固定在VFD房端的那侧接头，有正扣也有反扣，所以容易把方向拧错，在拆线或安装时极易把里面的线路拧断。所以我认为如果把所有的插头都设计为正扣的方向，这种现象就不易发生了。

4.如果厂家能够将重负荷下的发电机并车调试到在较短时间内就能成功上线的状态下，自动并车会更好用。

5.我认为我们这套电控系统的DRIVE CLI-Q线的铺设不是很好,有些线铺设时拉的过紧,可能由于距离没设计好导致线的长度不是很宽裕造成的,但是容易造成水晶头的插接不牢靠。所以可以在铺设时选用较长的DRIVE CLI-Q线。

[1]葛运锋.顶部驱动钻井装置电控系统的设计研究 .2006-北京交通大学：电气工程.