摘要：目前油田钻采设备使用的交流变频系统均采用数字控制，直流钻机采用的触发导通驱动晶闸管属于模拟控制。晶闸管输出直流电压通过单向直流接触器和双向直流接触器的吸合驱动YZC08等电机正反转，实现绞车、转盘和泥浆泵三大设备功能的实现。
关键词：直流钻机；晶闸管；直流接触器；
前言
电动钻机因其集成控制、操作方便、维护简单，节能效果明显等优点而被广泛的采用。本文所述直流钻机Ross hill系统触发导通驱动晶闸管属于模拟控制。某直流钻机在以下几种工况下，屡次出现绞车突然失去动力的故障。这些容易导致绞车电机不启动或突然停转的操作过程包括：（1）启动风机后给定绞车手轮电机不转动；（2）风机和绞车猫头轴运转正常时上提钻具过猛的瞬间；（3）脚踩油门的瞬间。
1 故障过程与现象
泥浆扫井结束后，司钻操作绞车高低速上提钻具，发现绞车失去动力，猫头轴不转。手轮在给定位置，风机正常。急着要上提钻具，更换到指配1，重新起风机，绞车可以正常使用。未发现其他故障现象。3天后在起钻工况下，指配开关1连续起钻1小时后，5 1/2’钻具在井内1219m，绞车上提大约100T钻具，提不起来。此时绞车的高、低速离合器可正常，但猫头轴不转，发现绞车风机启动，手轮给定在适当位置的情况下绞车两台电机停转。绞车手轮回零，重新启动风机，给定转速，电机转不起来。后发现SCR1柜K05（TOP）上线圈烧毁，蓄流二极管0.447V，正常。PC03板各二极管正常。K05（TOP）上线圈电阻无穷大。更换K05T后跟踪使用情况，线圈两端电压正常，使用正常。
一天后绞车再次停转。后查SCR1号柜，K05T上部线圈完好，阻值125欧姆。启动风机，接触器K5能吸合，使能也正常，给手轮，绞车转动。为避免绞车串联情况下，再发生烧毁接触器线圈，在故障未彻底排除前，使用单电机钻进，双电机并联起下钻。
2 原因分析
绞车无故停机是非常危险的，但工况不允许在同指配下多次操作来判断具体故障，根据换指配绞车双电机不能运转，单电机A电机能够正常使用的情况，判断为绞车两台电机串用的接触器不工作，轻松的查出故障点为两台电机的K05接触器故障。但更换新的接触器后，任然多次出现绞车电机停转，且无其他故障现象，无法进一步深入判断接触器故障。在出现绞车无故停机故障时，司钻台没有任何指示灯熄灭的情况，且钻台通讯正常，表明SCR柜内晶闸管及保险正常。排除SCR柜供电电源断开和无直流输出的故障，可以列出导致该故障的如下几方面原因。
2.1通讯瞬时中断导致突然电机停转。
通讯中断会导致输入信号不能给入PLC，程序的输出信号不会被执行，情况严重时会直接导致PLC程序给发电机控制系统一个错误的急停信号，促使发电机停机。也可能导致某一个单独的直流传动系统柜不能驱动电机运转。
2.2控制系统使能回路断开，导致DC模块失去使能信号。具体表现可能为：① DC模块154点无－14V输出。②四固态继电器板损坏。③PC03板有二极管损坏。④B电机急停按钮信号线脱落。⑤PC01板47脚无＋60V输出。⑥PC01板＋60V输出未到达SCR1柜内K05T双向接触器的上部线圈。⑦K05T双向接触器的上部线圈烧毁，即A1端有＋60V，A2端有－14V电压，但是衔铁不吸合。⑧绞车B电机位于SCR柜内的锁定继电器烧毁，导致使能到不了DC模块。⑨K01或K06直流接触器线圈烧毁，包括线圈断路或者短路故障。K05T、K01或K06直流接触器线圈两端的续流二极管损坏。柜内DC模块故障导致模块上116脚接触不良，使能信号易丢失。
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2.3给定回路虚接，导致给定信号在某一速度区间或电机运行一段时间丢失。可能为：①手轮电位器损坏，电位器中间有接触不良情况。②电位器上信号电缆虚接或脱焊。③PC01板损坏导致给定信号不能到达DC模块。
2.4 DC模块损坏，速度反馈信号不能接收处理，或触发失效。
2.5接地故障导致房体中性点漂移，引起的控制系统控制电源电压不正常。例如-14V偏低，或60V偏低，导致线圈使能电压74VDC偏低，接触器不能有效吸合。
3 故障排查与解决
该故障发生后，均能再次成功启动，过一段时间再次发生相同的故障。只能通过先易后难进行排查。
3.1第一次发生故障后能及时启动绞车电机，未能找到故障原因。在发生第二次故障，两台电机串联的指配下，不能启动电机，在适当的工况，逐渐判断出A、B电机串联的接触器线圈烧毁。排查过程：①选择适当的指配开关，启动风机，但接触器无吸合声音；②检查PLC模块，风压指示有反馈，表示司钻台与PLC模块通讯正常；③检查A、B电机有关的接触器线圈两端的+60VDC和-14VDC，电压信号正常；④检查接触器，无吸合判断线圈烧毁或者线圈两端的续流二极管损坏；⑤风机关闭后，测量A、B电机串联的接触器K05线圈的阻值，为无穷大，判断线圈烧毁。⑥更换新的同型号接触器K05，A、B电机能正常使用。绞车可以使用任意指配开关操作。后期观察情况，线圈两端电压电流正常，温度正常。
3.2、第三次发生故障后能在双电机串联情况下启动绞车，为避免接触器再次被烧毁，使用单电机运行，未能找到故障突破口，直到SCR1柜门上直流接地故障指示灯和接地指示表有故障指示，进行排查。①检查接地装置，优化接地，使接地电阻降为2欧姆以下，保证检修过程中人员和设备安全；②逐步停机、按顺序拉闸的排除法，逐步查找接地故障源。分别断开各柜内保险，接地故障任然存在。判断可能是接地检测表出现故障。③更换新接地检测板和直流接地故障指示表，故障指示消失。④重新供电，发现给顶驱房供电接地表指针逐渐发生偏转，直到和之前的偏转程度一样。判断接地故障来自顶驱运转期间的高感应电压。⑤对顶驱供电和本体电机电缆进行绝缘处理，顶驱电缆感应电压降低，未发生绞车电机突然停转现象。
3.3、直流接地故障消失后，短时间内未再次发生绞车电机突然停转现象，但先后6次发生发电机上线开关跳闸但发电机不停机的现象，说明故障还存在。①逐一对电缆桥架上的电缆进行检查，发现电缆桥架上盖板夹破司钻房与SCR控制房通讯电缆，在检查时再次亲历绞车电机停转；②更换备用通讯电缆，发电机上线开关跳闸和绞车无故停机故障，没有再次发生。
小结
在排查故障的过程中走了弯路，直接导致了多次电机停转。每次停机后，立即将手轮，风机停掉，再次启动时大部分情况能够正常启动，继续之前的工况，间隔两三天后相同的情况再次出现，但不会产生其他故障，故而在多次发生相同故障后，逐渐找到故障方向，按照如上排查过程，才找到故障原因：通讯瞬间失效直接导致了电动钻机控制系统的重启，风机旋钮因为在开位，在很短的时间内通讯建立连接后风机能够延续运转，但是驱动绞车转动的模拟控制给定信号有零位锁定，不会在高位直接给入，故而导致绞车有使能的情况下，即使给定一定的值，电机不会启动。通讯故障解决后，尚未发现相似故障，保证了电动钻机的安全性和稳定性，提高了生产效率。
参考文献：
[1] 宋家成．直流调速系统应用与维修[N]．中国电力出版社，2008-07．
[2] 郭巧合．电驱动钻机SCR系统常见故障及排除方法[J].石油矿场机械，2006-35．
论文作者:郑雪坤
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/2
标签：绞车论文; 接触器论文; 故障论文; 电机论文; 线圈论文; 风机论文; 钻机论文; 《电力设备》2018年第7期论文;