顶驱电气手册

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"概述 4\o"CurrentDocument"安全须知 5\o"CurrentDocument"主要技术参数 7\o"CurrentDocument"基本参数 7\o"CurrentDocument"电动机参数 7\o"CurrentDocument"钻井参数 7\o"CurrentDocument"电气控制系统组成 8\o"CurrentDocument"4.1.1顶驱系统简介 8\o"CurrentDocument"4.1.2顶驱系统通讯 8\o"CurrentDocument"4.2顶驱电控房 8\o"CurrentDocument"4.2.1电控房简介 8\o"CurrentDocument"4.2.2电控房配电 9\o"CurrentDocument"4.3交流变频驱动系统 9\o"CurrentDocument"4.3.1进线柜 9\o"CurrentDocument"4.4PLC/MCC控制柜 10\o"CurrentDocument"4.5司钻操作台 11\o"CurrentDocument"4.6主动力电缆 12\o"CurrentDocument"4.7其他电缆 12\o"CurrentDocument"4.7.1综合电缆 12\o"CurrentDocument"4.7.2司钻台控制电缆 12\o"CurrentDocument"辅助动力电缆 12\o"CurrentDocument"接地电缆 12\o"CurrentDocument"5操作程序 13\o"CurrentDocument"5.1VFD房启停 13\o"CurrentDocument"5.1.1启动前的检查 13\o"CurrentDocument"5.1.2上电程序 13\o"CurrentDocument"5.1.3启动系统 13\o"CurrentDocument"5.1.4停止系统 13\o"CurrentDocument"5.2液压系统启停 14\o"CurrentDocument"5.3主电机加热 14\o"CurrentDocument"5.5急停操作 145.6故障/报警 15\o"CurrentDocument"5.7故障查找 15\o"CurrentDocument"5.7.1空气断路器诊断 15\o"CurrentDocument"5.7.2绝缘故障 15\o"CurrentDocument"5.7.3PLC故障检查 16\o"CurrentDocument"5.7.4网络检查 16\o"CurrentDocument"5.7.5驱动系统 16\o"CurrentDocument"5.7.6系统断电和拆接 17\o"CurrentDocument"6安装调试和维护 18\o"CurrentDocument"6.1电气系统重新安装 18\o"CurrentDocument"6.2上电及检查 18\o"CurrentDocument"6.3日常维护 19概述交流变频顶部驱动钻井装置（以下简称顶驱装置，或称顶驱）是用以取代转盘钻进的新型石油钻井装备。顶驱装置是机电液一体化、集成度很高的高技术产品，电气系统调试、操作和维修、是一项非常重要的工作。顶驱产品电气系统的安装、调试、操作和维护，需要具有一定资历和足够技术经验的合格人员担任。培训上述人员并使其具有资格是顾客的义务。安全须知以下安全须知对顶驱装置的正确安装、使用、维护十分重要，操作和维护人员必须仔细阅读，认真理解：1、 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、不要带电维修或拆除任何电气元件、不要带电拔插电缆插头。2、 不要在有可燃气体环境下带电打开接线箱或操作台！3、 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！4、 需要对整流器或逆变器或电机维修时，请把主开关上的钥匙开关向右旋转（锁定位），以避免错误操作！5、 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！6、 司钻台在通电时必须保持保护气体压力！在司钻台保护气体失压时，要尽快恢复压力或停钻并切断司钻台控制电源！7、 每台电机和控制箱必须正确连接到?£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，在清除故障后，要尽快恢复功能允许的被旁路连锁。9、 禁止非专业人员修改整流器和逆变器中设置的参数，否则可能损坏机械或电气设备！10、 在温度大于40°C，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和其它控制电源！11、 系统主电源意外断电半小时以上重新上电时，必须确认电气控制柜内无凝露！12、 在潮湿环境下，当电气室温度低于外界环境温度时，禁止长期打开电气室仓门，否则可能会在电气设备上产生凝露！主要技术参数3.1基本参数电源电压：600V额定电流：450A最大电流：775A（60S）3.2电动机参数额定功率：350KW额定转速：90r/min最大转速：180r/min无级可调3.3钻井参数转速范围：0—180r/min无级可调工作扭矩（连续）：36KN.m最大扭矩（1min）：50KN.m电气控制系统组成4.1.1顶驱系统简介顶驱电控系包括VFD房、司钻控制台、连接电缆、外围执行机构。4.1.2顶驱系统通讯PLC系统与各控制站和驱动系统通过PROFIBUS总线相连，PLC与本体子站通过光纤相连，与其它子站通过屏蔽双绞线相连。系统主控PLC采用SIEMENS公司的模块结构。4.2顶驱电控房4.2.1电控房简介电气控制系统包括的交流变频驱动系统和PLC/MCC系统安装在顶驱电控房内，变频顶驱系统主要由总配电柜、整流柜、变频柜和制动电阻组成。电控房配有两台空调，用户根据实际情况及时采取措施，调节室内温度和湿度，同时配有自动温度、烟雾报警系统。室内温度过高，可造成电控系统微电路工作不稳定，造成系统故障。室内湿度过高，可造电控系统器件表面结露，造成系统绝缘不好及短路。造成设备事故。在湿度较大时要关好房门，用空调除湿。使室内湿度下降。在温度较高时要关好房门，用空调降温。使室内温度下降，还可以把空调室外机排风口处百叶窗门打开，提高空调室外机排风能力。4.2.2电控房配电VFD房外部配有380V/600V变压器给电控房供电，电控房内配置了室内照明系统，配电箱在房内办公桌上方，是带有漏电保护的开关。辅助电路的电源为两套：长期电源和应急灯。长期电源来自于顶驱变频系统中的辅助变压器：380V/50Hz。应急灯用于顶驱电控系统维修且600VAC电源断电时，电控房内照明。4.3交流变频驱动系统交流变频驱动系统包括整流单元和逆变器以及相关控制元件，为顶驱装置的一台交流变频电机提供动力。4.3.1进线柜进线柜由主空气开关、辅助变压器、绝缘检测仪、进线电抗器、等元器件组成，给整流柜和PLC/MCC柜提供优质电源。4.3.2整流柜整流柜由整流器和制动单元等组成。主空开合闸后，来自进线柜的600V主电源，经整定后输出直流电压到直流母线供逆变器使用。4.3.3逆变柜逆变柜由逆变器、出线电抗器等组成。4.4PLC/MCC控制柜PLC/MCC控制柜包括各功能单元的逻辑控制和交直流配电系统。“内控/外控”旋钮：将旋钮旋至内控位置时，将不能通过司钻控制台起动变频器，只能用房内的启动钮起动。将旋钮旋至外控位置时，不能用电控房内的按钮起动变频器。“急停”按钮：在突发事件和紧急情况下，需要立即停止时按下。“系统启动”：在变频器需要启动或操作的时候，按下此按钮。“系统停止”：子系统处于停止时，变频器及司钻台将不能运行。OP27控制屏：主要显示各电机的工作状态，变频器工作时的电流、频率，倾斜油缸、弹跳油缸、离合器等设备的工作状态；同时可实现液压站电机、液压站冷却风机、液压站加热器的启停控制。4.5司钻操作台司钻控制台由300号不锈钢制成，采用防水密封门，并配有增压防爆系统，该系统与空气净化器连接后提供防爆功能，可满足危险地区作业的需要。电缆通过司钻台侧面的密封接插件进入。司钻台的面板上安装的主要器件是可供司钻操作的操作元件、仪表。操作元件包括按钮、功能选择开关、速度给定手轮、力矩给定和上扣力矩给定等。速度和力矩给定手轮采用编码器，使控制更加准确、可靠，提高了控制精度和使用寿命。速度控制手轮用来调整钻井过程中顶驱主电机的速度。上扣扭矩给定手轮用来设定顶驱电机上扣时的扭矩值。钻井扭矩给定手轮用来设定顶驱电机钻井时的扭矩值。4.6主动力电缆主电缆的作用是将变频柜的变频输出连接到顶驱上部的主电机。4.7其他电缆4.7.1综合电缆综合控制电缆为多芯电缆，采用连接器快速连接，现场作业十分方便。4.7.2司钻台控制电缆司钻操作台的控制电缆总共有2根：、12芯电缆，把司钻操纵台的手动信号送到PLC/MCC柜，其中2芯为来自PLC/MCC柜的DC24V控制电源，2芯为急停信号，其余备用。、PROFIBUS通讯专用电缆，抗干扰能力强，控制准确可靠。4.7.3辅助动力电缆辅助动力缆为电机加热器、液压泵电机、冷却风机提供动力。4.7.4接地电缆本系统提供两根接地极，长1.5m，外表层镀铜，在其接线处与5m长的接地电缆相连。接地要求：接地极尽可能深地钉入较好的土壤内，定期浇水保持湿润。5操作程序5.1VFD房启停5.1.1启动前的检查启动电气系统前，应当进行以下检查：检查确认机械和液压系统准备就绪。检查电气系统电气柜和司钻操作台的操作元件和仪表，使其处于初始状态。按下【报警/静音】按钮2秒钟，测试司钻操作台所有指示灯。5.1.2上电程序确认所有电源开关（进线柜主空开除外）均已上电，电源正常。5.1.3启动系统将PLC/MCC柜面板上的PLC开关扳到“开”位置，“系统准备”指示灯亮，600V主电源通入整流器，顶驱装置进入就绪状态，来自司钻台的使能信号将使逆变器启动。5.1.4停止系统停止系统的程序如下：将司钻操作台钻井【速度给定】手轮回零，旋转方向开关扳到“停止”位，司钻台使能信号去掉后，逆变器停止工作，顶驱装置停止运行。5.2液压系统启停通过液压泵【运行】和【停止】开关启停液压泵5.3主电机加热顶驱装置主电机加热器电源正常且主电机未运行时，将PLC/MCC柜门上OP27控制屏的【电机加热】开关打到“开”位置，可以使加热器开始工作，PLC/MCC柜门加热器指示灯显示运行状态。打到“关”位时，加热器停止工作。PLC系统正常时，加热器与主电机连锁。加热器工作时，启动主电机，加热器自动停止加热。主电机运行时，加热器将不能启动。5.4主电机冷却风机当系统运行时，可以直接启动主电机风机，建立风压。在建立风压之前，系统及主电机不能启动。将OP27控制屏【风机】置于“关”的位置，将停止主电机风机风机，但是在系统运行状态，不管【风机】位置如何，风机均不会停止。将【风机】开关置于“自动”位置时，在顶驱运行之前，主电机的风机将启动，顶驱系统停止运行后，风机延时之后将自动停止。5.5急停操作系统出现紧急情况需要紧急停止时，操作人员可就近按下任意一个【急停】按钮，顶驱系统所有设备快速停机。之后，将司钻台所有开关复位到初始位置。系统恢复正常之后，确认系统无故障报警之后，将【急停】开关复位，按下司钻台【报警/静音】按钮之后，系统复位，可进行正常操作。系统出现故障时，PLC柜故障指示灯和司钻台系统故障指示灯将常亮，报警器发声报警。5.7故障查找顶驱控制系统装有OP27控制屏，当系统发生故障或工作不正常时，可通过监控系统查找故障。5.7.1空气断路器诊断如果空气断路器意外脱扣，可检查回路上的器件或电缆有无相间或线间短路，回路负载有无过载。5.7.2绝缘故障顶驱电气系统是浮地系统（IT系统），在系统主进线处装有绝缘监测仪，其可监视整流器进线侧、主动力电缆和主变压器的绝缘。如果绝缘检测仪发出报警，但主电源保持正常，系统仍可正常运行。但由于绝缘监测仪报警表示电源系统绝缘电阻下降或单相对地短路，所以必须尽快检查供电系统的绝缘。电缆连接头潮湿或污染，电缆或变压器绝缘破坏可能导致绝缘下降。单相对地短路可能危及人身安全。5.7.3PLC故障检查顶驱PLC程序具有丢站不停机的功能。但如果CPU不能进入运行状态，则输入/输出模块或CPU硬件有可能损坏。检查CPU之前，请先检查CPU的供电电源，正确的电压是DC24V。检查CPU时，在CPU上电后做系统存储器总清除;如果在进行以上操作后CPU可运行，则CPU正常，否则CPU硬件有可能损坏。通过STEP7编程器可检测输入/输出模块故障，其有完善的诊断功能，详细操作见STEP7编程手册。5.7.4网络检查顶驱的网络系统是PRGFIBUS-DPo如果一个或几个站点丢失，首先要检查丢失站的接口控制电源，正常的电源电压是DC24V；如果电压正常，可检查是否有通讯电缆中断或连接插头松动现象；若无以上故障，则接口模块有可能损坏oSTEP7同样可进行网络诊断。当用万用表检查网络时，必须断开所有站点控制电源并拔下连接头。5.7.5驱动系统驱动系统包括整流器和逆变器，整流器和逆变器上都有PMU操作面板，当有故障或报警发生时，PMU上的显示屏会有相关信息显示。如果没有硬件损坏，操作PMU上的‘P’键或司钻台上的‘报警/静音’键可对故障进行复位。驱动系统详细维护操作，请参阅变频器和整流器相关手册。5.7.6系统断电和拆接1、 系统断电之前一些选择开关必须设置到初始位置：2、 司钻台上的“操作选择”开关在“停止”模式。3、 司钻台上的“旋转方向”开关必须在“停止”位（无方向选择）。4、 司钻台上的“钻井速度设定”手轮必须在零位。5、 PLC/MCC柜上的“系统停止”开关必须在“关”位。6、 关闭PLC电源。7、 由高层到低层分断各功能单元电源。8、 分断照明及空调电源。6安装调试和维护本手册提供了电气系统设备安装调试的一般要求和注意事项，本手册未涉及的内容，请查阅随机文件《安装调试手册》。整体运输到井场后，安装步骤如下。全面检查各联接是否正确，校对无误后，可分别进行电气系统的调试。6.1电气系统重新安装1、 VFD房必须水平放置并离开地面，以防止从底部进水。2、 所有电缆插头必须拧紧，以防止松脱或进水。3、 在VFD房附近必须制作小于4欧姆的主接地极，并联接到电气室的主接地排上。4、 在连接到VFD房前，电机及其电缆必须检查绝缘。5、 上电前必须仔细检查电缆连接正确性。6、 检查控制柜内元器件及其支撑物，确认无由于运输引起的损坏或松脱。7、 检查确认选择开关的初始位置。6.2上电及检查当所有电缆正确连接并且600V主电源准备好后，顶驱电控系统可以开始上电：1、操作进线柜上的电压选择开关检查各相电压在正确范围内（