电动钻机常见的故障排除方法

白财远，毛馨悦，王志磊，谢立勇，吴燕华

（1.中石油西部钻探玉门钻井分公司，甘肃酒泉735000；2.中石油西部钻探苏里格项目部，内蒙古乌审旗017300）

西部钻探国际钻井公司国内玉门区块现有钻机11部，其中全电动钻机3部，型号分别是：70D、50D、40D。机电复合钻机8部（70L、60L、50L、40L），电控系统PLC采用S7-300西门子PLC等系列。电控系统制造厂家有西安宝美、泰州宝锐等厂家，各厂家的设计思路和控制方法不一样，因此在处理电气控制系统的问题时对电气工程师知识面的要求很高，同时还要涉及到电力电子、PLC系统控制、自动控制等相关的知识和理论，电气工程师在日常的工作中所涉及到的核心设备主要由给定系统、控制系统组成的，这对电气工程师提出了较高的要求。

1 常见电控系统直流控制故障分类

给定信号故障、控制线路故障、直流柜故障、MCC系统故障等。

2 直流系统电气故障的排除方法

电动钻机电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。故障排除方法有以下几种。

2.1 直观检查法

这是故障分析之初必用的方法，就是看、闻、听检查。我公司40019队的电控系统出现故障。现场直接检查直流接触器触头拉弧、粘在一起，对问题原因进行分析，通过对控制线路进行检查发现电源控制板PC01板60V电源接口无电压，4固态继电器板-14V信号给定通道故障，T05电压器输出侧无输出电压，对控制线进行处理，更换配件后问题解决。

2.2 仪器检查法

使用万用表、示波仪对各组交、直流电源电压、波形图，测量，从中找寻可能的故障。我公司40679队1号直流柜频繁跳闸，最后脱口合不上闸。用万用表检查快速熔断器情况，发现有2组快速熔断器已击穿。用示波仪检测晶闸管，发现这2组晶闸管波形断断续续，还有一组晶闸管波形缺失，判断快速熔断器、晶闸管故障。更换后恢复正常。

2.3 信号指示分析法

这是指SCR房各种状态指示灯和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。现场好多故障会通过仪表和指示灯在面板上表现出来。例如，发电柜上面的GEN运行指示灯、接地指示灯以及直流柜上面的指示灯指出发电机或SCR桥是否接到母线上，报警指示灯显示出是否出现接地故障，浪涌抑制电路是否失效，是否出现皮带轮滑动以及是否出现逆功率等故障。电压表和电流表可提示有关故障，例如小电流提示电动机可能欠载、直流电流表显示大电流，提示电动机可能堵转，直流电压表的大小显示SCR柜的速度调节系统是否正常等等。我公司40019队因采用工厂化作业平台需要增加电缆转接房，在转接房接后之后，启用绞车、转盘等设备，无法启动，经检查发现PLC模块上面的SF灯亮，说明双绞线或者防爆插头有问题，经检查发现电缆转接房里面双绞线的防爆插头里面有一根线虚焊，重新补焊之后，恢复正常。因此数字量输入指示灯都可以作为判断故障的方法。

2.4 PLC程序检测法

电控系统出现故障，现场可以通过安装STEP-7程序检测S7-300 PLC内部程序的方法检测故障点，进行故障排除。这种检测方法可以直接找到控制系统的问题，有针对性地解决问题。这种检查方法要求现场的电气工程师以及维修人员既要熟悉整套钻机电控系统的接口信号，又要熟悉PLC调试程序的应用，如果条件允许最好向电控厂家要来PLC程序或变量表，这样可以更容易读懂程序。如我公司70528钻井队转盘电机变频器无准备信号无法启动，通过联系厂家对PLC程序进行检测，发现是电机控制急停按钮的问题导致系统准备信号中断，问题很快被排除。还有一次是因为转盘电机给速手轮固定松动，无法回到零位导致系统准备信号中断，通过PLC程序监控很快将问题解决。

2.5 参数调整法

此类故障需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。这种方法对维修人员的要求是很高的，不仅要对具体系统主要参数十分了解，既知晓其地址熟悉其作用，而且要有较丰富的电气调试经验。我公司40019队电控系统直流柜频繁跳闸，风道不畅，更换配件后无法解决此类问题。公司设备管理科协调厂家，将原配置进行改造升级，直流柜晶闸管更换为原厂KP4 2000A，温控器由原来的90℃更换为120℃，三相冷却风机更换为功率较大一点的，对SCR房风道进行清理。改造之后试运行，运行效果良好，故障率降低。

2.6 备件置换法

经过排查，发现故障出现在某一印制的电路板上，且无法检修时，可以先将备件换上，前提是钻井队必须要有相同型号的配件，故障点准确无误，更换之后运转正常再去检查修复故障板。实际上这往往是在电动钻机施工的过程中所常用到的一种基本的方法，当然，本方法的基本前提是现场必须有充足的备件。

2.7 信号跟踪法

利用跟踪同故障有关的信号，很容易查到故障单元。例如，某台直流电动机不能正常运转，故障可能出现在2个方面。一个方面是在给定信号线路上，可通过把给定信号切换到直流柜，到另一套供给定线路试验。如果此时电动机运转正常，显然故障就在原来给定线路中。这时给定线路的每一个元件都值得怀疑，通过跟踪，从给定逐步查到接触器吸合线圈，找出故障元件。另一个方面是在主线路上，查看K1、K7等接触器主触头是否拉弧、辅助触头是否良好、直流电动机风机是否良好等因素，如果有问题，可以按照线路图的先后顺序进行检查。

表1 MCC系统故障排除

在线路较长、串联元件较多的线路中，检查故障较省事的办法是将线路分成两段，从中间向两边查起，直至查到无电源信号元件为止。

3MCC交流系统故障排除

MCC系统故障排除见表1。

4 结束语

电动钻机动力是钻井的心脏，快速排除故障是电气工程师能力和经验的考验，故障排除经验的积累、电路图的识别、理论知识的学习等内容都是电气工程师应具备的能力。通过我自身简单的经验积累，与大家分享，希望能更好地为钻井队服务，保障电力设备正常运转。