变频器在钻井现场的应用及维护

胡有忠

（西部钻探国际工程有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）

当前钻探行业发展迅速，其中体现得最明显的方面无疑是钻井方面，人们在钻井方面有了更多的探索和创新。变频器具有调速节能的独特特点，因此将变频器应用于钻井行业具有较大的优势，但是变频器也具有一些缺点，例如，变频器对干扰较为敏感，受到干扰时会影响其正常的工作。同时，如果周围环境中存在其他设备，它们也会干扰变频器的正常运行，那么如何加强变频器的干扰保护就成为钻井现场急需解决的问题。首先介绍了钻井变频器产生干扰的原因，接着分析了钻井变频器产生干扰的类型和途径，提出了一些措施，以减少钻井中变频器产生干扰故障，并且针对在使用变频器时应注意的事项，进行了详细介绍，希望能够对现场人员起到一定的借鉴作用。

1 变频器产生干扰的原因

1.1 外部对变频器产生干扰

变频器中产生干扰的主要原因是：①来自外部电网的干扰影响。变频器运行所需的能量来自电网的电源，但是电网中的高压会在变频器的正常运行中引起问题。同时，电网中的谐波源被各种设备所使用，因此电网中的电流被压缩在一起，这会引起变频器的干扰问题。②功率干扰对变频器的影响。如果由于射频干扰而无法处理，将导致电源内部失真，并严重影响变频器的运行。③变频器功率补偿电容器的干扰。通常使用集中电容器来满足许多用户的需求，并且集中电容器存在问题，当电容器被补偿时，电压增加并且立即达到最大值，从而变频器电流立即发生。如果变频器发生故障，电压会迅速上升并造成严重后果。

1.2 内部对变频器产生干扰

钻机变频器内部存在很大的干扰源。首先，使用变频器最重要的工具是逆变器。由于使用了逆变器，因此变频器成为许多电气设备的干扰源。当变频器进入工作状态时，流入和流出变频器的电流是谐波的重要来源，这些谐波源不仅会在不干扰其他电气设备的情况下产生干扰，还会干扰变频器本身，并且谐波源会通过电网引起，这会影响操作。从输入和输出交流电源的角度来看，变频器的电气特性具有类似于谐波源特性的定子绕组，因此，还必须合理控制输入交流波形和输出。

2 钻井变频器产生干扰的途径

2.1 电磁辐射使变频器产生干扰

电磁辐射是指使用电磁波对变频器造成干扰。电磁波的传播围绕一个点辐射，因此这种辐射方法对变频器具有最大的干扰作用。由于辐射的频率非常高，因此在传播过程中可能会发生一定量的辐射干扰，从而导致变频器发射电流。逆变器的长期存在会对变频器造成严重影响，甚至会造成变频器的损坏，因此在变频器的日常运行中必须加强电磁管理。

2.2 传导途径使变频器产生干扰

将电网的传导与变频器的干扰效应进行比较。变频器的工作能量通常是直接来自电网的输入电流，因此输入电流通常为非正弦波曲线，并且非正弦波严重损害变频器。当变频器受到电流管的瞬时激活冲击时，工作电压会瞬间增加，变频器的内部电压会增加，并且内部电网电压会失真，从而影响变频器，输出电流也是如此。同时避免传输路径中的干扰源也很重要，因为将干扰工具插入输出会导致变频器内部的电动机金属生锈，从而影响整体运行。

3 解决变频器产生干扰的有效措施

3.1 进行隔离

要解决变频器中的干扰问题，必须首先考虑绝缘方法。在当前操作期间，干扰源与关键的UPS组件隔离，并且干扰源不影响关键的UPS组件。变频器功率绝缘子安装在速度控制传输系统中，以防止由于电源中的瞬态电压升高导致大电流而损坏变压器。在安装绝缘子时，还应注意噪声控制，进一步降低电源噪声，并使用噪声隔离器以减少电流干扰和噪声污染。

3.2 进行接地

钻机变频器接地是解决变频器干扰的重要方法之一，主要是指将变频器的主电源线连接到大地屏蔽层，以减少变频器产生的电磁干扰的影响。同时还要选择正确的接地方法，首先要注意选择接地电源线的材料，电源线的横截面应适中，通常约为25mm2，长度应控制在20m附近，接地时，变频器与控制设备之间的距离应尽可能近，只有采用适当的接地方法，才能有效减少电磁辐射和电感耦合到变频器的干扰。

3.3 其他方法

还可以选择其他方法来减少变频器的干扰影响。①选择光电隔离方法以减少共模干扰。②选择接地时，采用单端接地方式，以增强抗干扰效果。③使用差分双输入波形放大器可实现更高的共模抑制率，以减少干扰。④选择尽可能多的双集成A/D转换器将模拟信号（如电流或电压）转换为数字信号可以有效消除高频干扰。因此，有必要采取相应的对策来抑制变频器对不同干扰源的干扰。

3.4 经常维护设备

建立专业的管理团队，只有组建专业的管理团队，才能确保担任专用职位，明确分工和承担个人责任。为专业的管理和维护人员提供专业培训，以明确他们的职责、任务，以及如何应对危机，严格遵守相关规定，以确保钻采平台由专职人员进行管理和维护。培训也应提高管理人员和维护人员的专业素质和能力，增强他们的责任感，增强其履行职责的能力。同时还要建立安全事故应急机制，有效处理事故。如果钻机出现故障，可以立即找到负责人，而且可以通过在最短的时间内消除故障来减少损失，这就更加突出改进各种钻井平台的维护机制的重要性。石油钻机的生产、运输、存储、使用和处置在其整个生命周期中都有其独特的要求，如果没有相应的全面维护工作，就无法保证钻机的安全使用。同时使用钻探设备的单位要根据钻探设备的特点，科学合理地购买、安装和使用设备，改善安全设施，并进行维护工作，以确保钻探设备在其整个生命周期中都能安全运行。结论：钻井变频器受到各种干扰源的影响，这在使用中会引起问题。这些干扰源不仅存在于外部世界，而且还存在于变频器本身中。通过分析干扰原因，可以找到解决干扰影响的方法。接地和屏蔽技术可减少干扰并改善石油钻井设备的正常运行。

4 钻井现场变频器故障检修

4.1 故障排除前的检查处理

不应在实际故障发生后，立即让服务技术人员进行大修，而应进行此预检查，然后才可以确定目标并准备进行故障排除。首先，观察变频器的外部特性和变频器所处环境的损坏，然后确定故障原因，及时联系操作人员，检查操作错误和违规程序，并执行故障代码。在调查故障原因之后，进行相应的维护工作。

4.2 故障排除与变频器拆卸

为了确定故障的实际原因和位置，维护人员不应根据个人经验进行维护，因为变频器的精度非常高，如果仅凭个人经验一时难以解决问题，所以维修人员需要进行科学系统的维修，这样不仅可以解决问题，而且还可以避免对控制柜的内部状况造成二次损坏。此外，维护人员应首先检查外部器件的损坏，进行初步检查，并确定设备是否由于外部特性而损坏或短路，如果有烧痕，请检查电路板是否损坏或烧毁。在检查故障原因和变频器外部的基本状况之后，可以根据需要拆卸主体，并且可以维修或更换有缺陷的零件以消除故障。在此环节中，需要详细地记录和调试故障点，在故障点管理维护工作时，有必要记录维修步骤，合格的维修人员可以用视频格式记录工作，以确保组装和拆卸工作的机密性。

5 变频器设备管理应注意的事项

5.1 温差影响

正常情况下，井场一般远离人烟，大多是环境较差的地方。如果环境温差大，就会对钻井设备变频器造成很大的影响。由于温差大和凝结时间长，很容易腐蚀或损坏变频器的内部电路，加速电路损坏、短路或设备老化。

5.2 设备运输

钻井作业受自然条件和地下油矿储藏的影响，井场的位置不断变化且不稳定，如果油矿储备稀少，并且难以维持正常生产，则必须将某些设备移走并运输到其他地方，在此过程中，变频器将不可避免地遭受冲击和振动，因此在执行这些操作时，应小心搬运变频器，以免因碰撞而损坏。

5.3 工作环境

钻探的环境往往不好，有时候甚至会面临非常恶劣的环境。变频器在实际石油开发中会面对沙尘、强酸、腐蚀性液体和气体等恶劣环境，这些不仅会影响油田的生产，还会降低变频器的使用寿命。因此，在变频器的工作环境中，需要人工干预以确保设备的正常运行，延长使用寿命，提高效率并减少损耗。

6 结束语

钻井现场使用的变频器会在气候、构件磨损等因素的影响下发生故障，从而影响钻井生产的效果，因此必须从环境保护、人员技能培训等方面下功夫，强化变频器维护与干扰控制，优化变频器运行的安全性，为石油钻探生产有序进行提供设备保障。