Varco-TDS-11SA顶驱液压电气技术实用手册

VARCO TDS-11SA 顶驱

电气故障的诊断与维护技术研究

概述

VARCO TDS-11SA顶驱是美国VARCO公司利用交流变频技术、配备两台400马力交流钻井电机的顶部驱动钻井装置。这种800马力的顶驱可以产生37500英尺·磅（约5175公斤·米）的钻井扭矩和55000英尺·磅（7590公斤·米）的上扣扭矩，并且可以产生500吨的提升力。

TDS-11SA液压系统设计在顶驱本体上，结构紧凑，可在标准的41.5米（及以上）井架内安全安装、运行。由于顶驱装置是机电液一体化、集成度很高的高技术产品，该类型顶驱的液压系统又设计在本体上，因此其系统调试、操作和维护检查维修就是一项非常重要的工作。

VARCO TDS-11SA顶驱的工程特点：

1、用整立柱钻杆钻进，减少2/3的接单根时间，降低了钻井风险。

2、能够立柱划眼和倒划眼，钻柱可以顺利取出缩紧井段，降低了复杂时率、避免了卡钻事故。

3、提下钻若遇复杂井段，顶驱可在任何高度回接钻杆进行泥浆循环、划眼，提高了钻井工程的安全性。

4、可进行无级变速和上、卸扣扭矩控制，满足了钻井工程的需要。

5、具有顶部液动旋塞，可以任何高度实现钻具内关闭和打开，提高了井控安全。

6、顶驱装置是实现套管钻井技术的配套设备。

7、顶驱钻井装备是实现水平井、丛式井、山前构造复杂安全钻井最理想的设备。

VARCO TDS-11SA顶驱的设备特点：

1、交流电机没有电刷，没有电弧装置，降低了维护费用及工作量，增加了作业安全性；

2、本身带有液压系统，不需要单独的液压装置和液压回路，减少维护；

3、两台交流电机、整体式水龙头、液压系统在一起，是现在顶驱行业中结构最紧凑、轻便的成套顶驱设备，但是相应的维修空间减少，对可靠性要求更高；

4、在钻井工程中，顶驱吊环可前后控制摆动，降低了钻工的劳动强度，提高了工作效率。

由于顶驱具有这样的特点，主要使用在重点井和复杂井的勘探开发中，而重点井和复杂井的钻井工艺对顶驱作业的连续性和可靠性要求较高。而液压和电气系统故障的快速诊断和排除，就成为作业连续性的关键。因此本手册重点叙述顶驱液压、电气方面的原理、结构、常见故障及判断方法，可以帮助使用者更清楚、快速地了解、掌握VARCO TDS-11SA 顶驱的液压系统、电气系统的使用维护和现场维修知识，更

好更安全可靠地为钻井工程服务。

VARCO TDS－11SA顶驱电气系统的安装、调试、操作和维护修理，需要具有一定机械、电气技术基础和经验的合格人员担任。

安全提示

VARCO TDS-11SA顶驱集机械、电气、液压知识于一体，结构紧凑，在维护维修操作过程中如果稍有不当，就会对人体、设备造成伤害，甚至于发生严重的人身、设备、工程事故。因此，每一名具体工作人员在从事维护或者修理前，应熟知、遵守本安全提示内容。

1.开始工作前，断开所有相关的动力源，禁止带电作业，包

括：不要带电打开具有高电压处的安全遮挡物、不要带电维修和拆除任何电气元件、不要带电插拔电缆插头，不带压拆卸液压管线等。

2.绝对禁止设备处于运转状态或者半动状态进行维护和修

理工作。

3.不要在有可燃气体环境下带电打开接线箱或司钻操作台。

4.在整流器运行或直流母线电压降到安全范围以下（DC24V）

前，不要试图更换直流母线与逆变器之间的直流保险，否则会危及人身和设备安全。

5.需要对整流器或逆变器或电机进行维修时，请断开进线电

源空气开关。

6.整流器和逆变器不能用高阻表检测绝缘，否则高测试电压

会损坏设备。

7.每台电机和控制箱必须正确连接到PE母排或PE线上。

8.禁止解除任何软件和硬件中的安全连锁！必须解除时，在

排除故障后，要尽快恢复功能允许的旁路连锁。

9.禁止非专业人员修改整流器和逆变器中的设置参数，否则

可能损坏机械或电气设备。

10.在温度大于40℃，湿度大于95％或有凝露时，在启动

空调降温、降湿前不要启动驱动器或其他控制电源。11.系统主电源意外断电半小时以上重新上电时，必须确

认电气柜内无凝露。

12.从事液压系统维护、检查、修理工作，必须确认液压

系统压力和温度在允许的工作范围之内，在释放系统残余压力时应当采取预防措施，采用卸压阀或者其他相应手段。

13.在进行维护或者修理工作时，断开并且锁上液压、电

气部分的控制，并悬挂警示牌。

14.戴手套、眼镜等合适的保护用具。

15.当变频系统停用时间超过1年时，给变频系统重新上

电前，要对变频系统进行充电。

第一章液压系统故障查询

第一节：液压系统的基本原理结构

液压系统完全安装在顶驱之上，无需地面设备及管线。液压电机功率10马力，转速1800转/分，电源为60Hz,380V 交流电，驱动两台液压泵及整个液压系统。其中一台为定量泵，驱动一台低速液压马达，液压马达再驱动齿轮箱体里的润滑油泵，供润滑系统循环齿轮油。另一台为变量泵，为系统控制管汇总成（MANIFLOD）提供动力源。系统控制管汇总成（MANIFLOD）上安装有各种电磁阀，压力阀和流量控制阀。

同时系统控制管汇（MANIFLOD）还装了3个液－气储能器。司钻通过司钻操作台上的控制器就能够控制系统控制管汇（MANIFLOD）上的电磁阀，从而实现动力旋转头、吊环、动力刹车、遥控内防喷器、平衡液缸、背钳及锁销的功能。

顶驱润滑齿轮油储存在顶驱水龙头内，由齿轮箱体里的润滑油泵通过油道输送到各润滑部位进行润滑。液压油盛装于一个密封的不锈钢油池内，由管线联结到变量泵，再输送到各液压执行机构。油池固定在两台主电机之间，并装有过滤器和液面计。液压系统与顶驱固定在一起，顶驱搬迁位移时不需要将液压油抽空或重新加注，即减少工作量，又能保证油质。

液压系统一般包括：液压泵、液压油箱、液压管汇、畜能器、电磁阀和液缸以及保护阀件组成，如：单向阀、定量控制阀、平衡阀、逻辑阀、减压阀，卸压阀等阀件。如图：

液压系统原理图