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1、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， 该系统是一套比成较熟的、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
2、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Z（8A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LC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
3、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
4、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圭寸不严，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T4 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
5、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巨指示灯和泥浆泵风机指示 灯，若相应的指示灯亮，贝说明PLC这一路工作正常否则，SCR柜有故障或断路器没 闭合（
6、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/BYPAS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
7、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，贝U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，
8、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巨指示灯和 钻盘风机指示灯，若相应的指示灯亮，贝说明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/BYPAS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
9、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-12V，虽然说明书上说明2个端子
10、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 以下，则柴油机组还是启动不了。设备长时间没有使用时，电池电压一般是低于 规定值的。如果电池没有问题，再检查组件526和527端子，看其电阻是否为143 Q 左右，如果不是，应检查柴油发电机组本体的脉冲传感器插接件是否接触良好， 电缆是否有磨破短路的痕迹，或者SCR房与机组连接窗口的插接件是否接触良好。2.2 柴油发电机组故障 柴油发电机启动不了时，在排除柴油机组自身油路、 润滑油路及其本身故障后，要仔细检查发电机侧的励磁回路，因为柴油机组振动大，可能会导致发电机 接线箱内的接线松动，有时
11、也会损坏励磁变压器。2.3 执行器故障 执行器故障的检查方法和第2.2节基本相同， 只是测得的执行器电阻（交流组件端子533和545 之间）应为33 Q 左右。2.4功率分配问题 功率分配不均匀可以用电流表测量发电机窗口的进线电流，看其是否和其 它机组一样，也可以检查其是否和柴油机组自身测得的燃油消耗率一样，来判 断功率分配是否平衡。如果平衡，则是组件故障， 可以将备用组件换上，这时 要将R58电阻和C45电容测量好，避免柴油机组游车，因为每台机组的特性都不相 同。2.5 其他问题 对于柴油发电机组的同步控制、主从控制和功率限制，在出厂前都已设定 好，如果有故障，一般都是保险熔断，更换保险即可
12、。如果保险没出问题，就 应检查相应的供电回路，特别是变压器、整流桥等，但根据现场经验，这部分 出现故障的几率不大。3、控制柜a） 断路器合不上闸 该部分最常出现的故障是断路器合不上闸，其次就是烧保险。断路器合不上 闸，主要原因是欠压脱扣线圈所在的合闸回路保险被烧，而且时常伴随着合闸变 压器烧毁。当发现 保险被烧后，应再检查合闸变压器，防止因合闸变压器故障再 次烧保险。若保险和变压器都是好的，仍然合不上闸，则主要是因为合闸变压器 的容量太小，在断路器跳闸后再合闸就会合不上。这时，只要拔下该回路保险， 再重新给合闸变压器一个冲击，即可将闸合上。b) 直流控制柜中的故障在直流控制柜中， 如果面板上的
13、浪涌抑制指示灯灭，此时千万不能合闸，应 检查该回路的保险后再合，否则会损坏主保险，严重时甚至会烧毁晶闸管；如果直 流控制柜所带的负载有周期性类似金属碰撞的声音，一般是晶闸管的主保险烧毁， 应更换;如果出现负载不工作的现象，应沿着-14 V使能信号回路检查，若负载周 期性摆动，通常是直流组件出故障，由于现场条件所限，只能更换新的组件再试 在该部分，要特别注意为-14 V使能信号锁定触点继电器供电的保险，这些保险极 易被烧毁，导致负载不工作。c) 交流控制柜中的故障 交流控制柜自身的故障排除方法与直流控制柜类似。4、 PLCa) 电控房内PLC连接指示灯不亮，光耦模块指示灯不正确。该部分故障主要出
14、 在司控台PLC和电控房CPU的通信上，现场司控台和电控房PLC都是光纤通信。当PLC LINK OK指示灯不亮或光耦模块指示灯不正确时，一般是通信故障.这时首先检查 司控台和电控房的光缆插接件接触是否良好，然后检查光缆本身是否有故障(被 压坏、弯折严重或折断)。因为在PLC系统中，光缆是唯一露天的部件，出现故 障的凡率较大。可以使用现场常用的发出红点的手电照射一边的芯线，再从另一 边观察是否能看到红光，看不到的那根即已断。b) BF( 总线故障故障灯亮或闪烁如果BF指示灯亮，也要首先检查该光缆及插接件，排除故障后，再检查司控台 的PLC。若司控台PLC的供电模块烧毁，会导致SF和BF指示灯亮;或者由于安装粗心， 所有发电机窗口进线的相序全部接反，也会导致SF和BF指示灯亮。如果司控台没 有问题，再检查电控房PLC。另外，PLC的CPU模块故障也可导致这些指示灯亮。5 结束语钻井作业现场环境比较恶劣，后勤保障、零部件组织困难，且钻井作业过程是 一个紧凑、危险性人员安全、设备安全、井下安全高的过程，因此现场维护 人员必须要熟悉系统的原理和设备的性能，掌握一些应急办法。
电驱动钻机SCR系统常见故障及排除方法
