钻井泵变频器故障分析处理
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摘 要：石油钻井主要设备有绞车、钻井泵、柴油机、顶驱等，设备性能的好坏、故障率的高低，处理故障的思路和时间在国外日费制承包合同中显得格外重要。变频控制系统稳定、平滑性能被业界高度认可，但现场处理故障需要较好的处理能力和思路，确保钻井设备的稳定运行，确保较高的日费率。
關键词：钻井设备;变频控制;日费
泥浆泵作为钻井系统不可或缺的一部分，在钻井系统主要承担能量转换的作用，其将传输来的电能转换成液体能量输出，强迫钻井液的循环。F-1600钻井泵的电机为变频防爆电机，使用西门子变频器进行控制，能够实现0～115 SPM平滑运行。
1 设备名称及主要技术参数
名称：F-1600泥浆泵
变频器型号：西门子6SE71变频器
主要技术参数：电机功率1200kW，电流1300A，电压600V，功率表因素0.95
2 故障（隐患/改进前状态）描述
在正常钻井作用中，启动1#泥浆泵辅机运行正常，当给定转速后，电机扭矩变大，瞬间电机停止，泥浆泵变频器报F025故障，且该故障可以消除，重新启动后依然出现相同的故障，泥浆泵无法正常运转。拆除皮带轮负载端，纯电机运行，故障现象还是一样，排除负载端扭矩原因。
3 处理经过
综合考虑到西门子6SE71变频器F025对应的故障为L1相短路或接故障，UCE停机，针对该故障解析，处理故障从短路和接地故障着手，且采用先易后难、先排查外部线路后检查变频器的原则，具体检修过程如下：
①拆开电机端及VFD房端动力线接线，分别测量相间绝缘以及对外壳绝缘，用1000MΩ绝缘电阻表测量发现电机端三相无短路、未接地，VFD接线母排端三相相间未短路、未接地;
②故障F025有可能是CUVC板接触不良或者检测有问题，故该MP1变频器的CUVC控制板，未发现明显故障或者松动现象;
③排除了CUVC故障，问题指向ICD和IGBT，故拆除三相电容以及阻容吸收板、功率触发板ICD，检查三相12块IGBT，未发现明显的烧损故障，测量三相二极管之间电压均在0.273v，I和II相电阻值RCE=738kΩ，而III相下端两块IGBT的RCE=368kΩ，与其他几组IGBT阻值相差太大，怀疑很可能该组IGBT损坏，故更换了III相下端两块IGBT，同时考虑到中间II相的触发板ICD没问题，故更换II和III相的ICD板。
当重新安装完成进行测试时，依然报F025，故障未消除，L1相是故障的I相的可能性加大，因为II相和III相之间互换了ICD板，III相更换了两块可能有问题的IGBT，故障还是F025，如果是触发板ICD或者IGBT故障的话，最大可能便是没有动过的只有I相了。
因为I相的IGBT没有问题，如果故障点在I相的话最大可能性是I相中的ICD板，且II相确定没有问题，上一步中已经更换II和III相的ICD，故障未排除，故下一步恢复III相ICD，将II相ICD与I相ICD进行更换，并且列出了这样更换后结果的两种可能性：
①如果故障F025未消失，证明该故障不是IGBT活着ICD引起的，查找其他可能原因;
②如果有故障，但故障代码是F026，那证明故障点是I相的ICD板，因为更换了I相的ICD到了II相，转移了故障点，这样的结果只要寻找相应的完好的ICD板更换I相的ICD板故障便能解决。
但当更换I相和II相ICD板后故障未消失，还是F025，这个结果便排除了上一步中对ICD和IGBT故障的可能性，且该故障已经不是单相的故障问题，应该是检测单元处故障导致的。
通过对西门子6SE71变频器的各检测控制板的研究以及可能引起该故障的各种可能性分析，最大可能性的CUVC板、ICD板、IGBT三大部件均被排除，剩下可能性较小的电流互感器，但现场没有新的电流互感器备件，拆下来检查电流互感器外观未发现损坏点，故采取互换排除法进行测试，即T1、T2、T3相互调换，变成T3、T1、T2，并列出三种假设：如果更换后故障还是显示F025，证明故障与电流互感器无关;如果故障显示F026，证明故障为T1（即I相的电流互感器）;如果故障显示F027，证明T2相电流互感器损坏。当互换进行运转测试时，逐渐给定泵冲后，泥浆泵运
转正常，当给定90冲时，依然未报任何故障。连接皮带轮进行负载测试，泵冲SPM 120，泵压24MPa，持续两小时，未报任何故障，问题解决，根源是电流互感器性能不良，老化导致，仅仅更换电流互感器相序后解决问题，以后该互感器还有可能引起故障，需要引起重视，新的电流互感器配件到井后需要进行更换，防止出现类似的问题。
钻井设备的故障分析，主要还是针对相对应的原理进行分析处理，适当的采取排除法、替代法等措施，可以起到事半功倍的效果。对西门子变频器的各种元件的功能需要有深入的认识，能够判断元件的损坏与否，性能优劣造成的现象，有针对性的处理。
参考文献：
[1]吴德梅，毛宪吉，姜希军.变频器常见故障分析与处理对策[J].科技创新导报，2010（31）.
[2]张奇志，李琳.电动钻机自动化技术[M]北京：石油工业出版社，2006（7）.
作者简介：
钟坤祥（1985- ），男，畲族，职称：中级工程师，学历：大学本科，主要研究方向：电气工程及其自动化。
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