电驱动钻机SCR系统常见故障及排除方法(张业贵)

电驱动钻机SCR系统常见故障及排除方法

(湖南钻井西南项目部张业贵)

摘要:根据电动钻机的特点及钻井作业现场的维护经验，介绍了SCR控制系统的常见故障及排除方法。

关键词: SCR 控制系统电驱动钻机故障排除

目前，随着电子技术的飞速发展，国内外各大钻井公司都配备有电驱动钻机，电驱动钻机已成为钻井生产的主流设备，直流电动钻机均采用SCR控制系统，

该系统是一套比较成熟的、可靠的钻井作业现场电气控制系统，该控制系统大部分为：国外ROSSHILL系统；国内宝美、天水传动研究所、西安海尔海斯、四川宏天、北京四利通、浙江华盾等公司生产，由于使用时间长，技术比较成熟可靠，

所以其出现故障也有规律。根据钻井作业的特点和经常出现的故障性质，将故

障按系统控制对象进行分类，这也是现场处理故障比较切实可行的一种分类方式。本文按所在位置将控制系统分为：SCR柜及直流电机、柴油发电机组、PLC

和控制柜四部分(钻机配置为3512B型卡特柴油发电机组、永济Z08和Z08A型直流

电机，宝鸡F-160O型泥浆泵、西门子PLC) ，简述了其常见故障及排除方法。

1 SCR柜及所驱动直流电机故障

SCR柜及所驱动直流电机故障,根据负载分为:绞车、钻盘和泥浆泵SCR柜及

所驱动电机故障。其系统的核心是直流组件，控制方式主要是PLC控制。

1.1绞车故障

绞车常见故障分为绞车的两台直流电机都不工作，或者只有单台电机工作。在钻井现场，绞车电机主要工作方式为串联方式和并联方式，这两种方式的选择是通过司控台上的指配开关进行的，控制主要为PLC控制，另外还有旁通模式。如果绞车不工作，首先检查司控台上的相应SCR柜指示灯和绞车风机指示灯，若相应的指示灯亮，则说明PLC这一路工作正常，否则，SCR柜有故障或断路器没闭合（或跳闸），闭合相应SCR柜断路器，灯仍然不亮，查其通讯及相应接触器而排除故障，如果灯亮但电机仍不工作，将PLC/BYPASS开关打到BPASS（旁通）位置，观

察电机是否工作。通常情况下PLC和BYPAS同时发生故障的几率很小，若两台电机都不工作，应将指配开关打到能使单台电机工作的“钟点"位置或"10点钟"位置（旁通位置），然后将司控台上的相应开关闭合，此时若电机不转，则说明它们的共同通路有故障，否则，查相应的-14V使能电路是否到了直流组件的CONT使能端子。-14V使能信号出现故障一般有直流电机接线箱密封不严，导致箱内气压不够，风压检查开关不能闭合，不能使-14 V使能信号到达直流组件；风机运转时，在控制房内有一组中间继电器给PLC传递 "风机运转信号"，若继电器没有闭合，则-14 V信号不能到达直流组件；检查绞车锁定按钮(LOCK QUT)供电回路，该回路有一个中间继电器，如果中间继电器没有吸合，可以检查相应的故障。这里要注意的是绞车A、B电机分别有一个锁定按钮供电回路。若绞车串不工作，但单台电机工作时，一般都是该回路保险烧坏；如果-14 V使能信号能到达直流组件，但指配接触器依然不动〈在司钻台操作给定手轮时，可以听到"咔啦"一声) ，可以检查-14 V及 +60 V电压是否已送到接触器的合闸线圈上，若没有问题，则是接触器出现故障，否则，再检查+60 V 电压回路(该回路通常极少出现故障)。

1.2 泥浆泵故障

泥浆泵故障通常有泥浆泵不工作和泥浆泵泵速不稳两种故障。

a)泥浆泵不工作，首先检查司控台上的相应SCR柜指示灯和泥浆泵风机指示灯，若相应的指示灯亮，则说明PLC这一路工作正常，否则，SCR柜有故障或断路器没闭合（跳闸），闭合相应SCR柜断路器，灯仍然不亮，查其通讯及相应接触器而排除故障；如果灯亮，但电机仍不工作，将PLC/BYPASS开关打到BPASS（旁通）位置，观察电机是否工作。若仍然不工作，可从-14 V使能信号回路检查，检查过程和绞车故障相同。但是泥浆泵的两台电机是并联的，且有一个防滑电路（防止皮带打滑运转），防止两台直流电机工作不同步，而出现飞车，特别是皮带使用时间较长或下雨天，容易出现防滑电路故障保护。

b)泥浆泵泵速不平稳可分为周期性摆动和无规则摆动，若是无规则摆动，则是泥浆泵上水不好造成的，与电路元关。若是周期性摆动，在排除机械故障后，则是电气故障。首先应检查直流组件的速度调节回路，可以用一个备用组件更换，更换后若恢复正常，则说明是组件出了故障，这时可以用示波器检查组件速度调

节回路Z7运放输人、输出端的测试点的波形,若输入波形稳定，而输出波形周期性波动，则为Z7放大器有故障，在排除Z7周边电阻及电容故障(电阻热性能不稳定，电容漏电等)后，则应检查Z7放大器，如果直流电机发出周期性的响声，一般为某个整流可控硅损坏或触发不良所致。另外，碳刷在使用时间较长后，由于磨损严重，导致刷握不能压紧或碳刷与刷握之间卡死活动不灵活，碳刷和换向器的云母片接触不良，也会出现周期性摆动。

1、3 钻盘故障

钻盘常见故障表现为钻盘直流电机不工作或不稳，控制主要为PLC控制，另外还有旁通模式。如果钻盘电机不工作，首先检查司控台上的相应SCR柜指示灯和钻盘风机指示灯，若相应的指示灯亮，则说明PLC这一路工作正常，否则，SCR柜有故障或断路器没闭合（或跳闸），闭合相应SCR柜断路器，灯仍然不亮，查其通讯及相应接触器而排除故障，如果灯亮但电机仍不工作，将PLC/BYPASS开关打到BPASS{旁通}位置，观察电机是否工作。通常情况下PLC和BYPAS同时发生故障的几率很小，此时若电机仍然不转，可从-14 V使能信号回路检查，检查过程和绞车故障相同。电机工作不稳，故障及排除与泥浆泵周期性摆动相同。

2、柴油发电机组故障

柴油发电机组主要是交流组件控制。控制信号主要有用于转速（频率）测量的脉冲传感器检测的脉冲信号、油门执行器的给定信号、发电机的励磁信号以及给柴油发电机组本身的控制系统电源。现场使用过程中经常出现的故障现象，有柴油机组不能启动、柴油机组功率分配不均匀等。故障主要发生在脉冲传感器的脉冲信号和油门执行器的给定信号及交流组件本身。

2、1 脉冲传感器故障

脉冲传感器发生故障时，柴油机组无法启动，而且在启动柴油机组启动马达时，柴油发电机组只是转动几秒后（速度在180 r/min左右)就停止了。这时，要先检查给交流组件脉冲检测电路供电的电池电压是否为24 V，即交流组件的510和512端子是否分别为+12 V和-12 V，虽然说明书上说明2个端子之间电压大于20 V 就可以，但每个端子的电压都必须大于10 V，若一个为11 V以上，而另一个在10 V