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作者简介：陈大伟，男，1984年1月出生，助理工程师，从事钻井设备管理工作。

摘要：钻井电气设备长年野外运行，设备运行环境十分恶劣，在现场使用过程中极易出现各种各样的故障。随着设备投产时间的加长，故障发生的频率也随之加大。如果在第一时间判断出故障原因，尽快排除故障恢复生产，直接关系到钻井生产时效和井队效益。本文分析了钻井现场电气设备故障的原因，阐述了电气设备故障的排除和操作方法。

　　关键词：钻井现场 电气设备 故障排除

0 引言

钻井电气设备长年处于野外露天运行，现场使用过程中极易出现各种故障。随着设备投产时间的加长，故障发生的频率也随之加大。钻井电气设备涉及到井场防爆、防雷、防电磁干扰等几种情况，其中常见的电气设备主要以发电机、变压器、交直流电动机、电动机控制电路、空压机、电磁刹车、电焊机、视频监控和照明等设备为主。井场施工时，必须根据相应的设备管理规定对各类电气设备进行巡检和维护，第一时间消除电气设备存在的隐患和故障，确保钻井实效和安全生产。

1 钻井现场电气设备故障的原因分析

1.1人为操作不规范

1.1.1盲目操作

很多电气事故都是盲目操作引起的，操作人员不了解或不完全了解设备的原理、性能、结构和操作流程而盲目操作；尤其是在未得到电气工程师的许可情况下，擅自操作变频房或MCC房内电气设施。当遇到设备故障报警时，未及时检查排除故障，为求实效强行合闸导致设备二次损害，从而引发事故。维修设备时必须按规定悬挂“正在检修禁止合闸”警示牌且有监护人员在场才可进行维修，否则导致非正常上电，造成人员伤害或设备损坏。有时操作人员过于相信自己的经验和能力而造成误操作，看似简单的操作却因合闸流程不对，造成设备的损坏。

1.1.2越权操作

当遇到某些电控问题需要屏蔽某些参数进行应急操作时，没有得到上级或电气师的授权，操作人员因对指令不明确，操作时没有搞清楚指令作用，对设备程序参数进行修改，且没有做好原始记录，造成程序参数错误导致设备不能正常运行或损坏。越权操作还表现在对厂家加锁的程序进行非官方破解，没有做好原参数或程序备份，对参数或程序进行改动，造成设备报故障不能运转或损坏。

1.2设备使用不当

由于野外环境恶劣，遇到雨雪或大雾天气，井队搬迁或长期停工后复工，未对变频房内和大型电机进行除湿除潮处理，上电前未进行绝缘测试，贸然对电机上电作业，造成电机线圈烧坏。同理雨雪或大雾天为了节省柴油未按规定停用节能发电机，使节能发电机线圈烧坏。在设备安装就位时，未对节能发电机底座进行校正找平，导致节能发电机运转时振动大，造成内部接线松动或轴承磨损，引起线路打铁导致发电机损坏。对正钻井未在停用电控系统的情况下使用电焊在钻台、泵房或电缆槽上进行焊接作业，使强电通过控制电缆或通信电缆“窜入”电控房烧坏控制电路或电路板，尤其容易造成CUVC板、CBP板、各种输入输出模块以及CPU的损坏。

1.3维护保养不到位

钻井电气设备相对于其它工厂电气设备的突出特点是工作周期长，运行环境恶劣，维护保养工作要求较高，口井设备平均连续运转周期都在十天以上，长时间的运行之后必须按设备操作规程进行保养，确保设备寿命性能得到保障。部分井队由于钻井周期长，设备长时间持续运行无法进行停机进行维保，尤其到了钻井后期设备长期在重负荷或超负荷长工况下运行，最终将导致设备超负荷停机保护或故障造成井下复杂或停工等更大的非生产时间损失。如长时间不清理变频房卫生，积灰在干燥环境下容易产生静电损坏电路板，也会导致工控机接触不良，通讯子版故障通讯不上。日常特别注意各机械轴承的保养润滑，直流电机碳刷及时更换，发电机的油滤、机滤、空滤的按期按季更换等。

1.4.维修方法不正确

由于钻井工况的特殊性，尤其二开快速钻进期间为保证井下安全，必须做到连续生产。此期间出现停工很容易造成卡钻、划眼等井下复杂，所以设备维修必须要求高效高质，时间成了对设备进行维修的最大障碍，有的电气工程师在进行维修时，在未进行系统全面的检查，完全凭借个人经验盲目确定故障原因，造成故障误判。

2 电气设备故障的排除和操作方法

2.1直观法

直观法是根据电器故障的外部表现，通过看、闻、听、摸等手段，检查、判断故障的方法。

2.1.1检查步骤

调查情况：向操作者和故障在场人员询问情况，包括故障发生前的的具体操作情况，故障发生时的作业工况及环境情况，故障发生时设备的外部表现、大致部位，如有无异响、有无异味、有无使用电气焊、有无使用清洗机搞卫生、电控房内温度湿度情况、空调除湿机运转是否正常、设备是否漏油漏水漏气、是否有人对设备进行检修，修理内容等等。

初步检查：根据调查的情况，看有关设备外部有无损坏、急停按钮是否被按下、开关位置是否正确、断路器合分闸是否灵敏、开关及断路器触点是否粘连、各路连线有无断路松动，保险丝是否熔断、对星角接软启动电路看热保器是否动作、延时继电器是否工作正常、对软启动器起动电机的检查控制电缆有无断裂，软起动器有无报故障报警、故障是否复位、电器有无进水进泥浆受潮，闻设备电路绝缘有无烧焦，用手摸或用测温仪判断动力线三相温度是否正常有无温差并对电机“盘车”看轴承是否卡死或有阻涩感。

试运行：通过初步检查排除故障后，进行试运转同时应听听运行声响，再观察一阵设备运转情况，适当时测量下设备的电压电流等参数来判断有无其他故障，最后再进行维修。试运转时用手或平口螺丝刀触碰继电器感觉继电器有无动作、同时要注意有无严重跳火、异常气味、异常声音等现象，一经发现应立即停机，切断电源。

2.2综合法

通过直观法无法排除故障时需要进一步检查：用兆欧表对设备本体绝缘进行测量看有无相间短路或对地短路。对通过采用PLC或程序控制器控制电动机软起的，测量直流24V供电电源是否有电压输出、控制线有无接错断路、端子排有无松动打火、指示灯是否工作正常、各类电磁阀线圈是否短路开路、220V交流或24V直流继电器是否工作。如在电动机缺相时，若测量三相电压值无法判别时，就应该听其声，再单独测量单相对地电压，方可判断哪一相缺损。

2.2.2检查步骤

首先要保证设备各类仪表、指示灯显示正常，现场经常遇到频率表电压表电流表显示不准造成故障排除误判，如发电机频率表显示不准，电控部分故障时易判断成变频器过频或欠频。此外笔者还经常遇到数字式万用表在内置9V电池电压低时测量误差大的情况，如测量正常的220V相线电压竟然有290V之多，所以在检修设置时务必保障各类仪表都是好用准确的。也遇到过兆欧表损坏，测量电机绝缘正常实则受潮线圈绝缘不足1兆欧的情况，如果上电后果不堪设想。

对有故障显示屏的电气设备如电控系统、发电机、压风机、变压器等，首先对照操作手册，查询故障代码，进一步缩小故障范围。对于有故障的电气设备，不应急于动手，先考虑一下从哪里进行入手，必须了解清楚产生故障的前后经过及故障现象。对于复杂的电控设备，还应先熟悉其电路原理图，遵守操作规程。拆卸前要充分熟悉每个电气部件的功能、位置、连接方式以及与周围其他器件的关系，如需进行拆卸维修，应按照电路原理图和结构图进行标记或拍照录像，特别是线路进行拆卸时要做好标记，用专用容器分类收纳拆解零件，避免回装带来麻烦和安全隐患。

2.3替换法

对于无法直接确定哪块模块或电路出现问题，对于有同样同型号或同原理控制柜或有备料的井队，在排除导致故障发生的外部原因后，如零火线错接、相电压变线电压，动力电缆接地接外壳，变频房过于潮湿房内结露造成可控硅或IGBT爆炸等，方可对疑似坏损件进行替换排除故障。原则上设备元件要同型号同订货号更换，对西门子电控系统订货号不同的某些模块根据要求要在CPU中相应改写新更换的产品的序列号。在更换接触器时，在型号相同的前提下尤其注意线圈电压，钻井现场常见的有380V、220V、110V三种，高心机接触器线圈大多用380V、国产电机大多220V，美国寿力压风机接触器为110V，切不可随意更换。对发电机调压板或调速板在没有同型号的情况下，一定要搞清楚各端子定义，不要盲目按原来的接线方式对号入座，要清楚采样信号的电压或电流值，以防造成故障误判。

参考文献