电动钻机直流驱动控制系统简述及其模块化故障排查法论文_吴德庆

摘要：在石油钻井现场，设备管理的一项重要工作就是提高设备维修效率，降低设备停工率。本文将简述直流驱动系统结构及其主要部件功能原理，重点对模块化故障排查法进行分析介绍，以达到提高诊断维修效果的目的。

关键词：直流驱动控制系统；晶闸管整流桥；模块化故障排查法

引言

基于ROSS HILL模拟控制原理生产的直流电动钻机，凭借其可靠的技术性能和合理的经济性能，被广泛应用于钻井现场。直流驱动控制系统作为直流电动钻机的核心部件，它的稳定决定着生产的顺利进行，通过对它的研究，形成一套完整的故障排查思路，对快速有效的解决故障，保证顺利生产起着重要的作用。

一、直流驱动控制系统结构

直流驱动控制系统通过控制晶闸管元件，将三相交流电源整流成连续可调的直流电源，驱动直流电动机。它包括晶闸管整流桥、接触器控制逻辑、直流控制组件、浪涌抑制保护电路和皮带轮防护电路等，如图1所示。

图1

二、直流驱动控制系统主要部件功能原理

1、SCR柜断路器

SCR柜断路器作用是隔离晶闸管整流桥与交流母线。断路器上有两个常开触点，一个用来接通晶闸管导通指示灯和浪涌抑制电路正常指示灯，另一个用来将-14VDC电信号传给PLC DI模块。在断路器上还有一个欠压线圈，用来控制断路器跳闸保护。

2、脉冲变压器

脉冲变压器将直流控制组件发出的±15V变化的触发脉冲变换为－6V到＋37V变化的门极脉冲信号，并送入晶闸管门极，驱动晶闸管的断开或导通。

3、霍尔效应元件

霍尔效应原件用于检测泥浆泵电动机实际工作电流，当泥浆泵两台电动机工作电流偏差过大时，两个霍尔效应原件输出不同的电压信号，送至链轮防滑板，控制继电器常开点断开，切断泥浆泵电动机的使能信号，进行停机保护。

4、晶闸管整流桥

图3

晶闸管整流桥是直流控制系统中的核心部件之一，它是由三个共阴极晶闸管和三个共阳极晶闸管组成的三相全控全波整流电路。当600VAC母线三相交流电源向晶闸管整流桥供电时，通过控制晶闸管的触发脉冲，使整流桥输出0—750V变化的直流电压。

5、直流控制组件

直流控制组件是直流驱动系统中另一核心部件，其中的触发器和直流调节器组成一个具有自动控制功能的双闭环调节系统（如图3），它可根据司钻控制台指令自动调节直流电机的转速和扭矩。

图3中，来自司钻台速度给定信号Vref与速度反馈信号Vn叠加产生速度指令，送入转速调节器中，转速调节器输出Vi与电流互感器检测的电流反馈信号Vif相加送入电流调节器，由电流调节器输出电信号Vc进入触发电路，最后由触发电路输出触发脉冲信号，控制晶闸管导通时间长短，进而调节电动机转速与扭矩。

三、模块化故障排查法

在直流电动钻机的日常维修中，技术人员常采用查图纸检修的传统方法，但由于故障检修的急迫性以及对设备的熟悉程度不同，往往会造成维修者思路不清，甚至走弯路的情况，十分影响诊断维修效果。所以将图纸简化，按照结果导向，采用模块化故障排查法，使维修者能按固定步骤，快速定位并解决故障，就变得很有意义。

以SCR1号柜带绞车（DWS模式）为例，故障排查过程图如下所示：

如果使能、给定都成功了，绞车电机还是不运转，就要查DC模块140、142、144、146、148、150点输出触发脉冲是否正常，如果脉冲输出不正常，就更换DC模块；如果触发脉冲输出正常，就要检查可控硅是否有损坏。

泥浆泵、转盘的检修过程与绞车检修过程类似，就不在此赘述了。

四、结束语

直流驱动控制系统是电动钻机控制的核心部分，直接关系到生产的安全稳定运行，通过对它结构原理以及主要部件的学习，有利于更好了解系统原理和工作特性；同时模块化故障排查法的介绍，不仅有利于快速解决设备故障，更有利于理顺故障排查思路，在工作中按照问题导向的方式，举一反三，提高设备维修管理能力。

参考文献：

[1]张东立，《直流拖动控制系统》，机械工业出版社，2004.0.

[2]张奇志，《电动钻机自动化技术》，石油工业出版社，2001.01.

作者简介：

吴德庆（1987—）、男、汉族、黑龙江逊克，华东石油工程公司江苏钻井公司、工程师、设备管理。

论文作者:吴德庆

论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期

论文发表时间:2020/3/3

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