电动钻机电控系统的故障及排除

【摘 要】本文结合实际工作总结了电动钻机电气控制系统的常见故障及排除的基本方法，并针对性地提出了对故障排除的过程进行书面总结的重要性。电动钻机电控系统故障的排除需要经验的积累，只有电气工程师 不断地总结、积累、提高，才能及时排除故障，更好地为井队服务。

【关键词】电动钻机 PLC程序 参数调整

中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-274-01

胜利石油管理局黄河钻井三公司国内现有钻机26部，其中全电动钻机三部，型号分别是：70DB、50DB、40D。机电复合钻机7部（70LDB、50LDB、40LDB）电控系统PLC采用S7-300西门子PLC，变频器有西门子6SE70、S120和ABB的ACS800等系列。电控系统制造厂家有高原电气、西安宝德、西安睿科等厂家，各厂家的设计思路和控制方法不一样，因此在处理电气控制系统的问题时对电气工程师知识面的要求很高，同时还要涉及到电力电子，自动控制、液压，气动、机械等相关的知识和理论，电气工程师在日常的工作中所涉及到的核心设备大部分是从国外进口，这对电气工程师提出了较高的要求。

一、常见电控系统电气故障分类

电动钻机的电气故障可按故障的性质、表象、原因或后果等分类。

（1）以故障发生的部位，分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子、电器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的不正常状态甚至损坏，这是需要修理甚至更换才可排除的故障。而软件故障一般是指PLC逻辑控制程序、电脑工控机程序中产生的故障，需要输入或修改某些数据甚至修改程序方可排除的故障。

（2）以故障出现时有无指示，分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。

（3）以故障出现时有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障，维修时不允许重演，这时只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除之，技术难度较高且有一定风险。

故障的分类是为了便于故障的分析排除，而一种故障的产生往往是多种类型的混合，这就要求维修人员具体分析，参照上述分类采取相应的分析、排除法。

二、电控系统电气故障的排除方法

电动钻机电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因 ，故障也就几乎等于排除了。故障排除方法有以下几种：

（1）直观检查法 这是故障分析之初必用的方法，就是利用感官检查。我公司50427队的电控系统出现故障。现场直接检查变频器通讯板接口处烧糊发黑，对问题原因进行分析，通过对控制线路进行检查发现控制线20芯电缆进水导致短路，对控制线进行处理，更换通讯板后问题解决。

（2）仪器检查法 使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关交、直电流、电压进行测量，从中找寻可能的故障。用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量。我公司50DB钻机的绞车电机控制出现问题，电机转速跳变，用万用表检测是刹车手柄的输出不稳，判断是控制手柄的问题，更换控制手柄后问题解决。顶驱吊环的前倾控制无动作，经检测24V电压以输出，H型电磁换向阀无动作，判断电磁换向阀堵，拆下清洗后问题解决。

（3）信号与报警指示分析法

①硬件报警指示 这是指各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。PLC的故障指示灯，数字量输入指示灯都可以作为判断故障的方法

②软件报警指示 如前所述的系统软件、PLC程序及相关的数显装置故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。40LDB钻机的转盘电机采用闭环控制，变频器经常报堵转故障，由于电机编码器易受潮，经常报故障影响井队生产，我们将闭环控制改为开环控制，问题解决。

（4）PLC程序检测法 电控系统出现故障，可以通过安装STEP-7程序检测S7-300 PLC内部程序的方法检测故障点，进行故障排除。这种检测方法可以直接找到控制系统的问题，有针对性的解决问题。这种检查方法要求维修人员既要熟悉整套钻机电控系统的接口信号，又要熟悉PLC调试程序的应用，如果条件允许最好向电控厂家要来PLC程序或变量表，这样可以更容易读懂程序。如40LDB钻机转盘电机变频器无准备信号无法启动，通过连接MPI通讯线检测PLC程序，发现是电机控制急停按钮的问题导致系统准备信号中断，问题很快被排除。还有一次是因为转盘电机给速手轮固定松动，无法回到零位导致系统准备信号中断，通过PLC程序监控很快将问题解决。

（5）参数调整法 此类故障需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。这种方法对维修人员的要求是很高的，不仅要对具体系统主要参数十分了解，既知晓其地址熟悉其作用，而且要有较丰富的电气调试经验。一般由厂家的相关技术人员来完成。50DB钻机，泥浆泵控制电机运转时噪音大，皮带跳动大，一开始考虑机械问题，对皮带张紧度重新调整，电机检测也没有问题，支撑轴承及泥浆泵厂家上井都没有找出问题，最后对电机参数进行优化后问题解决。

（6）备件置换法 当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的，为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去检查修复故障板。实际上这往往是在电动钻机施工的过程中所常用到的一种基本的方法，当然，本方法的基本前提是现场必须有充足的备件。

三、维修排故后的总结提高

总结提高工作的主要内容包括：详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。除填入维修档案外，内容较多者还要另文详细书写。特别是在有些故障的排除中并未经过认真系统地分析判断而是带有一定地偶然性排除了故障，这种情况下的事后总结研究就更加必要。总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补齐，而且在随后的日子里研读，以备不时之需。从排故过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，力争尽快补课。找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。

总结提高可以迅速提高维修者的理论水平和维修能力。提高重复性故障的维修速度。利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高设备的寿命和利用率。

以上说我对电控系统常见电气故障及排除方法的简单认识，同时也参考了一些前辈的经验做法。电动钻机电控系统故障的排除需要我们不断地总结、积累、提高，才能更好地为井队服务。

作者简介：

贺剑，（1977-），男 ，山东日照人，研究生，控制理论与控制工程专业，研究方向：计算机测控。