胡小波

（中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司頂驅(qū)技術(shù)分公司，遼寧盤錦 124010）

0 引言

頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置以其高效的鉆井效率、有效避免和處理井下復(fù)雜環(huán)境等得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)在石油鉆井行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。但隨著頂驅(qū)裝置使用時(shí)間的推移，老舊設(shè)備在經(jīng)過(guò)拆卸、封存、長(zhǎng)途運(yùn)輸后的安裝調(diào)試時(shí)各種機(jī)電氣、液壓故障現(xiàn)象接踵而至，給頂驅(qū)設(shè)備的高效平穩(wěn)運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。

經(jīng)過(guò)多年從事設(shè)備管理所得到的運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，頂驅(qū)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效損失有近半數(shù)時(shí)間都延誤在安裝調(diào)試工況上。在充分總結(jié)頂驅(qū)設(shè)備故障案例記錄以及現(xiàn)場(chǎng)故障維修的經(jīng)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，著眼于頂驅(qū)設(shè)備安裝調(diào)試前的各項(xiàng)檢查維修工作，將頂驅(qū)設(shè)備使用前的預(yù)防性維護(hù)修理程序化，進(jìn)而形成一套通用的、可復(fù)制的、可推廣的檢查規(guī)范。提出的這套技術(shù)規(guī)范，很好地解決頂驅(qū)設(shè)備使用多年后面臨的各種安裝調(diào)試問(wèn)題，極大提高頂驅(qū)設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)效。

1 頂驅(qū)設(shè)備安裝調(diào)試出現(xiàn)的典型故障分析

1.1 機(jī)械類故障

（1）導(dǎo)軌銷軸安裝故障：在安裝調(diào)試頂驅(qū)設(shè)備過(guò)程中，遇到最常見(jiàn)的機(jī)械故障是頂設(shè)備驅(qū)導(dǎo)軌銷軸連接問(wèn)題，即銷軸和銷孔由于不匹配而造成裝入困難。這種問(wèn)題的出現(xiàn)是由多方面原因造成的，有些是銷軸保養(yǎng)不當(dāng)，造成鐵銹；或者由于上口井銷軸取出過(guò)程中造成銷軸端部砸堆而進(jìn)入困難；再者就是由于導(dǎo)軌頭未保養(yǎng)，未做防腐措施而生銹或者存在大量沙土堆積。

處理措施：頂驅(qū)設(shè)備安裝拆卸后就對(duì)銷軸進(jìn)行黃油涂抹，做好防腐，表面如有毛刺或者端部堆起時(shí)進(jìn)行適當(dāng)打磨，保證銷軸整體外徑不變。對(duì)于銷孔，要做好防腐、防水處理。

（2）反扭矩梁T 形板安裝故障：頂驅(qū)T 形板承載頂驅(qū)鉆進(jìn)生產(chǎn)時(shí)的全部鉆井扭矩，而頂驅(qū)T 形板的固定完全依靠固定絲杠連接來(lái)承受扭矩，當(dāng)絲杠未做防腐防塵處理時(shí)，將極大影響整個(gè)頂驅(qū)的安裝調(diào)試進(jìn)度。

處理措施：拆卸后對(duì)T 形板固定絲杠和對(duì)應(yīng)螺栓進(jìn)行徹底防腐處理。

（3）剎車故障：剎車失效有主要兩個(gè)故障點(diǎn)：一是剎車油缸或者管線漏油，二是剎車片磨薄。

處理措施：打開(kāi)剎車觀察窗，檢查剎車油缸、管線、剎車片、存在漏油的緊固漏油管線，剎車片磨損過(guò)度時(shí)及時(shí)更換。

1.2 電氣類故障

（1）主動(dòng)力電纜故障：主動(dòng)力電纜故障集中體現(xiàn)在每相的絕緣電阻值上，而主動(dòng)力纜出現(xiàn)絕緣低于5 MΩ 的情況時(shí)，故障絕大多數(shù)情況出現(xiàn)在電纜插件上。

處理措施：對(duì)電纜或插件進(jìn)行烘干處理，重新測(cè)量絕緣電阻值直到5 MΩ 以上。

（2）輔助電纜故障：輔助電纜包括綜合控制電纜和輔助動(dòng)力電纜，當(dāng)綜合控制電纜故障時(shí)，即存在斷芯或者短路時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)液壓功能失效，或者誤動(dòng)作；當(dāng)輔助動(dòng)力電纜故障時(shí)，就會(huì)發(fā)生輔助電機(jī)工作不正常甚至燒毀電機(jī)現(xiàn)象。

處理措施：檢查各電纜線芯連通情況和相間絕緣情況，出現(xiàn)斷芯提前做好跳線。

（3）電磁閥線圈失效故障：當(dāng)頂驅(qū)本體長(zhǎng)時(shí)間封存再啟動(dòng)后，可能會(huì)因?yàn)榫€圈電阻值達(dá)不到工作阻值而發(fā)生上電燒毀情況。

處理措施：從本體接線箱處檢查電磁閥阻值（通常在60 Ω左右），發(fā)現(xiàn)過(guò)大或者過(guò)小時(shí)更換電磁閥或者修理電磁閥到接線箱線路。

（4）本體各檢測(cè)開(kāi)關(guān)故障：當(dāng)頂驅(qū)調(diào)試時(shí)經(jīng)常發(fā)生風(fēng)壓、油壓報(bào)警，而這些報(bào)警往往是因?yàn)闄z測(cè)開(kāi)關(guān)故障的原因而發(fā)生誤報(bào)。

處理措施：安裝前從接線箱檢查各開(kāi)關(guān)的常態(tài)狀態(tài)，若邏輯不正確則調(diào)整或者更換[1]。

（5）主電機(jī)故障：由于長(zhǎng)時(shí)間封存可能出現(xiàn)本體插件進(jìn)水、進(jìn)潮氣現(xiàn)象，進(jìn)而影響電機(jī)的對(duì)地絕緣。

處理措施：安裝前檢查繞組對(duì)地絕緣情況，如果絕緣電阻值過(guò)低及時(shí)做烘干處理直到絕緣合格。

（6）風(fēng)機(jī)電機(jī)故障：長(zhǎng)時(shí)間封存后，風(fēng)機(jī)電機(jī)可能出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)卡頓現(xiàn)象，如果卡頓情況嚴(yán)重可能導(dǎo)致電機(jī)上電電流過(guò)大而燒毀的情況。

處理措施：拆開(kāi)散熱導(dǎo)流罩，嘗試撥動(dòng)轉(zhuǎn)子，如電機(jī)卡頓情況嚴(yán)重立即更換。

（7）輔助電機(jī)斷路器、接觸器故障：由于設(shè)備封存或者搬家，頂驅(qū)房?jī)?nèi)輔助電機(jī)控制斷路器、接觸器接線端子以及電機(jī)接線柱出現(xiàn)松動(dòng)。若不及時(shí)恢復(fù)鎖緊斷路器、接觸器接線端子以及電機(jī)接線柱，到頂驅(qū)上電時(shí)極易燒毀電機(jī)或者電氣元件。

處理措施：上電前檢查電控房?jī)?nèi)輔助電機(jī)斷路器、接觸器接線端子以及電機(jī)接線柱，如有松動(dòng)及時(shí)緊固。

（8）通信故障：通信故障的發(fā)生，可能存在的故障點(diǎn)有：CPU、變頻器通信板/模塊（西門子變頻器CPB2 板、CU320 模塊等），司鉆箱總線通信模塊（西門子PLC 模塊ET200M、IM153 等）、DP 插頭/中繼器、司鉆箱通信線等。對(duì)于這些故障點(diǎn)，安裝調(diào)試前就能進(jìn)行初步檢查的有：DP 插頭/中繼器和司鉆箱通信線[2-3]。

處理措施：DP 插頭/中繼器處于本網(wǎng)絡(luò)終端的打成ON 位，處于網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)的打成OFF 位；司鉆箱通信線各線芯連通和絕緣狀態(tài)良好，如有問(wèn)題及時(shí)修理。

（9）頂驅(qū)主軸啟動(dòng)故障：在頂驅(qū)Profibus 通信正常運(yùn)行的前提下，頂驅(qū)啟動(dòng)故障可能存在的故障點(diǎn)有：急停按鈕按下、速度手輪未回零位、IBOP 處于關(guān)位，傳感器開(kāi)關(guān)信息不滿足啟動(dòng)條件等[4]。

處理措施：安裝前檢查司鉆箱和電控房急停按鈕、IBOP 位置，保證處于開(kāi)位；速度手輪位置保證回零。

1.3 液壓故障

（1）電磁閥閥芯卡阻故障：電磁閥閥芯卡阻故障在頂驅(qū)長(zhǎng)時(shí)間封存后，潮氣和沙塵侵入電磁閥閥芯后造成生銹或者閥芯卡阻情況，而在頂驅(qū)上電后出現(xiàn)液壓動(dòng)作故障。

處理措施：嘗試手動(dòng)移動(dòng)電磁閥閥芯，如有閥芯卡阻現(xiàn)象，來(lái)回活動(dòng)多次，直到卡阻現(xiàn)象消失。

（2）液壓系統(tǒng)動(dòng)作過(guò)慢：液壓系統(tǒng)動(dòng)作過(guò)慢情況出現(xiàn)時(shí)，可能的故障點(diǎn)有：液壓泵泵頭出口壓力不足、液壓油濾芯堵，執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)泄嚴(yán)重等。

處理措施：對(duì)于安裝調(diào)試前，能夠?qū)σ簤河蜑V芯進(jìn)行檢查，如濾芯過(guò)臟則需更換濾芯[5]。

2 頂驅(qū)設(shè)備安裝調(diào)試前檢查規(guī)范

從以上頂驅(qū)設(shè)備的典型故障分析可以看出，當(dāng)頂驅(qū)設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試前的檢查整改后，頂驅(qū)設(shè)備上電調(diào)試后的很多問(wèn)題都可以得到有效遏制。而以上是從頂驅(qū)故障的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)積累角度對(duì)頂驅(qū)設(shè)備可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)防性的檢查。當(dāng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)的梳理后，結(jié)合上述對(duì)于頂驅(qū)裝置安裝調(diào)試時(shí)經(jīng)常性出現(xiàn)的典型故障分析，最終可形成完備的頂驅(qū)安裝調(diào)試前檢查規(guī)范，指導(dǎo)頂驅(qū)設(shè)備的安全高效運(yùn)行。規(guī)范的具體內(nèi)容如下。

2.1 頂驅(qū)設(shè)備安裝調(diào)試前巡回檢查路線

頂驅(qū)安裝調(diào)試前的巡回檢查路線本著承前啟后、先部分后整體的原則，安裝調(diào)試前巡回檢查路線如圖1 所示。

圖1 安裝調(diào)試前巡回檢查路線

2.2 頂驅(qū)設(shè)備檔案相關(guān)信息（安裝前）

對(duì)于能夠更好的指導(dǎo)安裝調(diào)試工作的信息包含：油品更換時(shí)間、濾芯更換時(shí)間、IBOP 啟用時(shí)間。填寫如下信息（已放油請(qǐng)標(biāo)注）：

液壓油啟用時(shí)間___：_齒輪油啟用時(shí)間：___

液壓油濾芯更換使用：____齒輪油濾芯更換時(shí)間___：

上IBOP 啟用時(shí)間___：_下IBOP 啟用時(shí)間：___

2.3 頂驅(qū)工具清單（安裝前）

頂驅(qū)工具齊全是順利安裝調(diào)試頂驅(qū)的前提，頂驅(qū)安裝調(diào)試需要準(zhǔn)備的工具清單如下：

安裝導(dǎo)軌相關(guān)工具：___

安裝電纜插件相關(guān)工具：____

安裝電纜懸掛器/馬鞍子相關(guān)工具：____

跳線相關(guān)工具_(dá)__：

電纜絕緣阻值測(cè)量相關(guān)工具：___

活動(dòng)IBOP 工具：___

2.4 頂驅(qū)導(dǎo)軌檢查（安裝前）

導(dǎo)軌銷軸是否齊全：是/否

導(dǎo)軌銷軸是否完好光潔：是/否

導(dǎo)軌銷孔是否清潔無(wú)銹蝕：是/否

導(dǎo)軌安全銷是否齊全：是/否

導(dǎo)軌銷軸卡簧擋塊是否齊全：是/否

2.5 頂驅(qū)本體相關(guān)檢查（安裝前）

頂驅(qū)主電機(jī)插件對(duì)地絕緣值__：_（若小于5 MΩ 烘干處理直到合格）

風(fēng)機(jī)電機(jī)是否卡阻__：（若卡阻嚴(yán)重更換）

各電磁閥固定螺栓是否完好：___（若有固定螺栓斷裂及時(shí)取出更換）

各電磁閥阻值是否正常：____（若不正常檢查相關(guān)線路，排除線路后更換電磁閥）

各電磁閥閥芯是否卡阻：___（若不正常檢查多次活動(dòng)直到恢復(fù)正常）

各開(kāi)關(guān)傳感器常態(tài)是否正常：____（若不正常調(diào)整恢復(fù)，若損壞及時(shí)更換）

各油路管線是否有松動(dòng)漏油點(diǎn)__：（若有漏油緊固處理）

齒輪油液壓油濾芯是否臟堵：___（若濾芯臟堵或者使用期限到及時(shí)更換）

上IBOP 開(kāi)關(guān)位置是否處于開(kāi)位：___（若處在關(guān)位頂驅(qū)上電后第一時(shí)間打開(kāi)）

下IBOP 開(kāi)關(guān)位置是否處于開(kāi)位：__（若處在關(guān)位手動(dòng)打開(kāi)）

2.6 頂驅(qū)電纜相關(guān)檢查（安裝前）

主動(dòng)力電纜對(duì)地絕緣值：____（若小于5 MΩ 烘干處理直到合格）

輔助電纜各線芯是否連通和相間絕緣是否良好：___（若有斷芯或者短路及時(shí)跳線處理）

司鉆箱通信電纜各線芯是否連通和相間絕緣是否良好：___（若有斷芯或者短路及時(shí)跳線處理）

2.7 空調(diào)相關(guān)檢查（安裝前）

空調(diào)內(nèi)風(fēng)機(jī)電機(jī)相間阻值：___（若不正常及時(shí)更換）

空調(diào)壓縮機(jī)相間阻值：___（若不正常及時(shí)更換）

空調(diào)冷凝器是否臟堵：__（若臟堵及時(shí)用氣管線做好清潔）

2.8 頂驅(qū)電控房相關(guān)檢查（調(diào)試前）

房?jī)?nèi)急停按鈕是否拍下：___（若拍下及時(shí)恢復(fù)）

DP 插頭/中繼器是否在正常位：____（處于本網(wǎng)絡(luò)終端為ON 位，其余位OFF 位，若不正常及時(shí)恢復(fù)）

電纜接插件室主動(dòng)力電纜插件顏色是否一致__：（若不一致及時(shí)恢復(fù)一致）

測(cè)量主電機(jī)線路相間阻值及對(duì)地絕緣：AB____BC____AC____對(duì)地___（若不正?？s小故障點(diǎn)分段檢查線路直到排除）

測(cè)量液壓站線路相間阻值及對(duì)地絕緣：AB____BC____AC____對(duì)地___（若不正?？s小故障點(diǎn)分段檢查線路直到排除，線路包括電控房?jī)?nèi)相關(guān)線路、接線柱）

測(cè)量風(fēng)機(jī)電機(jī)線路相間阻值及對(duì)地絕緣：AB____BC____AC____對(duì)地___（若不正?？s小故障點(diǎn)分段檢查線路直到排除，線路包括電控房?jī)?nèi)相關(guān)線路、接線柱）

測(cè)量潤(rùn)滑泵線路相間阻值及對(duì)地絕緣：AB____BC____AC____對(duì)地___（若不正?？s小故障點(diǎn)分段檢查線路直到排除，線路包括電控房?jī)?nèi)相關(guān)線路、接線柱）

測(cè)量電磁閥線路各阻值是否正常：____（若不正常縮小故障點(diǎn)分段檢查線路直到排除，線路包括電控房?jī)?nèi)相關(guān)線路、接線柱）

2.9 頂驅(qū)司鉆箱相關(guān)檢查（調(diào)試前）

各手輪是否回零位：___（若手輪不在零位恢復(fù)零位）

急停按鈕是否拍下：___（若急停拍下及時(shí)恢復(fù)）

上IBOP 是否在開(kāi)位：___（若不在開(kāi)位及時(shí)打到開(kāi)位）

各其他按鈕是否在中位：___（若其他按鈕不在中位，恢復(fù)到中位）

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上分析總結(jié)，上述九大項(xiàng)的檢查條目共同形成頂驅(qū)設(shè)備安裝調(diào)試前的檢查規(guī)范?，F(xiàn)場(chǎng)工程師經(jīng)過(guò)以上八大項(xiàng)檢查項(xiàng)目的逐條檢查、核對(duì)和整改后，頂驅(qū)設(shè)備在安裝調(diào)試期間可能出現(xiàn)的故障將極大減少，這也將最大程度上把頂驅(qū)后續(xù)生產(chǎn)的時(shí)效推向一個(gè)更高的水平。