頂驅(qū)電氣手冊(cè)

目錄

1.概述..................................................4

2.安全須知..............................................5

3.主要技術(shù)參數(shù)..........................................7

3.1.根本參數(shù)............................................7

3.2.電動(dòng)機(jī)參數(shù)..........................................7

3.3.鉆井參數(shù)............................................7

4.電氣掌握系統(tǒng)組成.......................................8

4.1.1頂驅(qū)系統(tǒng)簡(jiǎn)介........................................8

4.1.2頂驅(qū)系統(tǒng)通訊......................................8

4.2頂驅(qū)電控房............................................8

4.2.1電控房簡(jiǎn)介........................................8

4.2.2電控房配電........................................9

4.3溝通變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)......................................9

4.3.1進(jìn)線柜............................................9

4.3.2整流柜............................................9

4.3.3

4.4

4.5司鉆操作臺(tái)...........................................11

4.6主動(dòng)力電纜...........................................12

4.7其他電纜.............................................12

4.7.1綜合電纜.........................................12

4.7.2

4.7.3.

4.7.4.

5

5.1

5.1.1

5.1.2

5.1.3

5.1.4

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

5.7.1

5.7.2

5.7.3

5.7.4

5.7.5

5.7.6

6

6.1

6.2

6.3

2.安全須知

以下安全須知對(duì)頂驅(qū)裝置的正確安裝、使用、維護(hù)格外重要，操

作和維護(hù)人員必需認(rèn)真閱讀，認(rèn)真理解：

1、制止帶電作業(yè)，包括：不要帶電翻開具有高電壓處的安全遮擋物、

不要帶電修理或撤除任何電氣元件、不要帶電拔插電纜插頭。

2、不要在有可燃?xì)怏w環(huán)境下帶電翻開接線箱或操作臺(tái)！

3、在整流器運(yùn)行或直流母線電壓降到安全范圍以下(DC24V)前，

不要試圖更換直流母線與逆變器之間的直流保險(xiǎn)，否則會(huì)危及人身和

設(shè)備安全！

4、需要對(duì)整流器或逆變器或電機(jī)修理時(shí)，請(qǐng)把主開關(guān)上的鑰匙開關(guān)

向右旋轉(zhuǎn)(鎖定位)，以避開錯(cuò)誤操作！

5、整流器和逆變器不能用高阻表檢測(cè)絕緣，否則高測(cè)試電壓會(huì)損壞

設(shè)備！

6、司鉆臺(tái)在通電時(shí)必需保持保護(hù)氣體壓力！在司鉆臺(tái)保護(hù)氣體失壓

時(shí)，要盡快恢復(fù)壓力或停鉆并切斷司鉆臺(tái)掌握電源！

7、每臺(tái)電機(jī)和掌握箱必需正確連接到PE母排或PE線上！

8、制止解除任何軟件和硬件中的安全連鎖！必需解除時(shí)，在去除故

障后，要盡快恢復(fù)功能允許的被旁路連鎖。

9、制止非專業(yè)人員修改整流器和逆變器中設(shè)置的參數(shù)，否則可能損

壞機(jī)械或電氣設(shè)備！

10、在溫度大于40℃,濕度大于95%或有凝露時(shí)，在啟動(dòng)空調(diào)降溫、

降濕前不要啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和其它掌握電源！

11、系統(tǒng)主電源意外斷電半小時(shí)以上重上電時(shí)，必需確認(rèn)電氣掌握柜

內(nèi)無(wú)凝露！

12、在潮濕環(huán)境下，當(dāng)電氣室溫度低于外界環(huán)境溫度時(shí)，制止長(zhǎng)期翻

開電氣室倉(cāng)門，否則可能會(huì)在電氣設(shè)備上產(chǎn)生凝露！

3.主要技術(shù)參數(shù)

3.1根本參數(shù)

電源電壓：600V

額定電流：450A

最大電流：775A(60S)

3.2電動(dòng)機(jī)參數(shù)

額定功率：350KW

額定轉(zhuǎn)速：90r/min

最大轉(zhuǎn)速：180r/min無(wú)級(jí)可調(diào)

3.3鉆井參數(shù)

轉(zhuǎn)速范圍：0—180r/min無(wú)級(jí)可調(diào)

工作扭矩（連續(xù)）：36KN.m

最大扭矩（IminJ：50KN.m

4.電氣掌握系統(tǒng)組成

4.1.1頂驅(qū)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

頂驅(qū)電控系包括VFD房、司鉆掌握臺(tái)、連接電纜、外圍執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

4.1.2頂驅(qū)系統(tǒng)通訊

PLC系統(tǒng)與各掌握站和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過PROFIBUS總線相連，PLC

與本體子站通過光纖相連，與其它子站通過屏蔽雙絞線相連。系統(tǒng)主

控PLC承受SIEMENS公司的模塊構(gòu)造。

4.2頂驅(qū)電控房

4.2.1電控房簡(jiǎn)介

電氣掌握系統(tǒng)包括的溝通變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和PLC/MCC系統(tǒng)安裝在頂

驅(qū)電控房?jī)?nèi)，變頻頂驅(qū)系統(tǒng)主要由總配電柜、整流柜、變頻柜和制動(dòng)

電阻組成。

電控房配有兩臺(tái)空調(diào)，用戶依據(jù)實(shí)際狀況準(zhǔn)時(shí)實(shí)行措施，調(diào)整室

內(nèi)溫度和濕度，同時(shí)配有自動(dòng)溫度、煙霧報(bào)警系統(tǒng)。室內(nèi)溫度過高，

可造成電控系統(tǒng)微電路工作不穩(wěn)定，造成系統(tǒng)故障。

室內(nèi)濕度過高，可造電控系統(tǒng)器件外表結(jié)露，造成系統(tǒng)絕緣不好

及短路。造成設(shè)備事故。在濕度較大時(shí)要關(guān)好房門，用空調(diào)除濕。

使室內(nèi)濕度下降。

在溫度較高時(shí)要關(guān)好房門，用空調(diào)降溫。使室內(nèi)溫度下降，還可

以把空調(diào)室外機(jī)排風(fēng)口處百葉窗門翻開，提高空調(diào)室外機(jī)排風(fēng)力量。

4.2.2電控房配電

VFD房外部配有380V/600V變壓器給電控房供電，電控房?jī)?nèi)配置

了室內(nèi)照明系統(tǒng)，配電箱在房?jī)?nèi)辦公桌上方，是帶有漏電保護(hù)的開關(guān)。

關(guān)心電路的電源為兩套：長(zhǎng)期電源和應(yīng)急燈。

長(zhǎng)期電源來(lái)自于頂驅(qū)變頻系統(tǒng)中的關(guān)心變壓器：380V/50Hzo

應(yīng)急燈用于頂驅(qū)電控系統(tǒng)修理且600VAe電源斷電時(shí)，電控房?jī)?nèi)

照明。

4.3溝通變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

溝通變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括整流單元和逆變器以及相關(guān)掌握元件，為

頂驅(qū)裝置的一臺(tái)溝通變頻電機(jī)供給動(dòng)力。

4.3.1進(jìn)線柜

進(jìn)線柜由主空氣開關(guān)、關(guān)心變壓器、絕緣檢測(cè)儀、進(jìn)線電抗器、

等元器件組成，給整流柜和PLC/MCC柜供給優(yōu)質(zhì)電源。

4.3.2整流柜

整流柜由整流器和制動(dòng)單元等組成。主空開合閘后，來(lái)自進(jìn)線柜

的600V主電源，經(jīng)整定后輸出直流電壓到直流母線供逆變器使用。

4.3.3逆變柜

逆變柜由逆變器、出線電抗器等組成。

4.4PLC/MCC掌握柜

PLC/MCC掌握柜包括各功能單元的規(guī)律掌握和交直流配電系統(tǒng)。

“內(nèi)控/外控”旋鈕：將旋鈕旋至內(nèi)控位置時(shí)，將不能通過司鉆

掌握臺(tái)起動(dòng)變頻器，只能用房?jī)?nèi)的啟動(dòng)鈕起動(dòng)。將旋鈕旋至外控位

置時(shí)，不能用電控房?jī)?nèi)的按鈕起動(dòng)變頻器。

“急停”按鈕：在突發(fā)大事和緊急狀況下，需要馬上停頓時(shí)按下。

“系統(tǒng)啟動(dòng)”：在變頻器需要啟動(dòng)或操作的時(shí)候，按下此按鈕。

“系統(tǒng)停頓”：子系統(tǒng)處于停頓時(shí)，變頻器及司鉆臺(tái)將不能運(yùn)行。

0P27掌握屏：主要顯示各電機(jī)的工作狀態(tài)，變頻器工作時(shí)的電流、

頻率，傾斜油缸、彈跳油缸、離合器等設(shè)備的工作狀態(tài)；同時(shí)可實(shí)現(xiàn)

液壓站電機(jī)、液壓站冷卻風(fēng)機(jī)、液壓站加熱器的啟停掌握。

4.5司鉆操作臺(tái)

司鉆掌握臺(tái)由300號(hào)不銹鋼制成，承受防水密封門，并配有二曾壓

防爆系統(tǒng)，該系統(tǒng)與空氣凈化器連接后供給防爆功能，可滿足危急地

區(qū)作業(yè)的需要。電纜通過司鉆臺(tái)側(cè)面的密封接插件進(jìn)入。

司鉆臺(tái)的面板上安裝的主要器件是可供司鉆操作的操作元件、儀

表。操作元件包括按鈕、功能選擇開關(guān)、速度給定手輪、力矩給定和

上扣力矩給定等。速度和力矩給定手輪承受編碼器，使掌握更加準(zhǔn)確、

牢靠，提高了掌握精度和使用壽命。

5^_-b&

-ExX"XJ

lol二

0_-一

_oO缸?

iooQ-3?_§

速度掌握手輪用來(lái)調(diào)整鉆井過程中頂驅(qū)主電機(jī)的速度。

上扣扭矩給定手輪用來(lái)設(shè)定頂驅(qū)電機(jī)上扣時(shí)的扭矩值。

鉆井扭矩給定手輪用來(lái)設(shè)定頂驅(qū)電機(jī)鉆井口寸的扭矩值。

4.6主動(dòng)力電纜

主電纜的作用是將變頻柜的變頻輸出連接到頂驅(qū)上部的主電機(jī)。

4.7其他電纜

4.7.1綜合電纜

綜合掌握電纜為多芯電纜，承受連接器快速連接，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)格外

便利。

4.7.2司鉆臺(tái)掌握電纜

司鉆操作臺(tái)的掌握電纜總共有2根：

①、12芯電纜，把司鉆操縱臺(tái)的手動(dòng)信號(hào)送到PLC/MCC柜，其中2芯

為來(lái)自PLC/MCC柜的DC24V掌握電源，2芯為急停信號(hào)，其余備用。

②、PROFIBUS通訊專用電纜，抗干擾力量強(qiáng)，掌握準(zhǔn)確牢靠。

4.7.3關(guān)心動(dòng)力電纜

關(guān)心動(dòng)力纜為電機(jī)加熱器、液壓泵電機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)供給動(dòng)力。

4.7.4接地電纜

本系統(tǒng)供給兩根接地極，長(zhǎng)L5m,外表層鍍銅，在其接線處與

5m長(zhǎng)的接地電纜相連。接地要求：接地極盡可能深地釘入較好的土

壤內(nèi)，定期澆水保持潮濕。

5操作程序

5.1VFD房啟停

5.1.1啟動(dòng)前的檢查

啟動(dòng)電氣系統(tǒng)前，應(yīng)當(dāng)進(jìn)展以下檢查：

①檢查確認(rèn)機(jī)械和液壓系統(tǒng)預(yù)備就緒。

②檢查電氣系統(tǒng)電氣柜和司鉆操作臺(tái)的操作元件和儀表，使其

處于初始狀態(tài)。

③按下【報(bào)警/靜音】按鈕2秒鐘，測(cè)試司鉆操作臺(tái)全部指示燈。

5.1.2上電程序

確認(rèn)全部電源開關(guān)（進(jìn)線柜主空開除外）均已上電，電源正常。

5.1.3啟動(dòng)系統(tǒng)

將PLC/MCC柜面板上的PLC開關(guān)扳到“開”位置，“系統(tǒng)預(yù)備”

指示燈亮，600V主電源通入整流器，頂驅(qū)裝置進(jìn)入就緒狀態(tài)，來(lái)自

司鉆臺(tái)的使能信號(hào)將使逆變器啟動(dòng)。

5.1.4停頓系統(tǒng)

停頓系統(tǒng)的程序如下：

將司鉆操作臺(tái)鉆井【速度給定】手輪回零，旋轉(zhuǎn)方向開關(guān)扳到“停頓”

位，司鉆臺(tái)使能信號(hào)去掉后，逆變器停頓工作，頂驅(qū)裝置停頓運(yùn)

仃。

5.2液壓系統(tǒng)啟停

通過液壓泵【運(yùn)行】和【停頓】開關(guān)啟停液壓泵

5.3主電機(jī)加熱

頂驅(qū)裝置主電機(jī)加熱器電源正常且主電機(jī)未運(yùn)行時(shí)，將PLC/MCC

柜門上0P27掌握屏的【電機(jī)加熱】開關(guān)打到“開”位置，可以使加熱

器開頭工作，PLC/MCC柜門加熱器指示燈顯示運(yùn)行狀態(tài)。打.到“關(guān)”

位時(shí)，加熱器停頓工作。

PLC系統(tǒng)正常時(shí)，加熱器與主電機(jī)連鎖。加熱器工作時(shí)，啟動(dòng)

主電機(jī)，加熱器自動(dòng)停頓加熱。主電機(jī)運(yùn)行時(shí)，加熱器將不能啟動(dòng)。

5.4主電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)

當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可以直接啟動(dòng)主電機(jī)風(fēng)機(jī)，建立風(fēng)壓。

在建立風(fēng)壓之前，系統(tǒng)及主電機(jī)不能啟動(dòng)。

將0P27掌握屏【風(fēng)機(jī)】置于“關(guān)”的位置，將停頓主電機(jī)風(fēng)機(jī)風(fēng)

機(jī)，但是在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，不管【風(fēng)機(jī)】位置如何，風(fēng)機(jī)均不會(huì)停頓。

將【風(fēng)機(jī)】開關(guān)置于“自動(dòng)”位置時(shí)，在頂驅(qū)運(yùn)行之前，主電機(jī)

的風(fēng)機(jī)將啟動(dòng)，頂驅(qū)系統(tǒng)停頓運(yùn)行后，風(fēng)機(jī)延時(shí)之后將自動(dòng)停頓。

5.5急停操作

系統(tǒng)消滅緊急狀況需要緊急停頓時(shí)，操作人員可就近按下任意一

個(gè)【急停】按鈕，頂驅(qū)系統(tǒng)全部設(shè)備快速停機(jī)。之后，將司鉆臺(tái)全部

開關(guān)復(fù)位到初始位置。

系統(tǒng)恢復(fù)正常之后，確認(rèn)系統(tǒng)無(wú)故障報(bào)警之后，將【急停】開關(guān)

復(fù)位，按下司鉆臺(tái)【報(bào)警/靜音】按鈕之后，系統(tǒng)復(fù)位，可進(jìn)展正常

操作。

5.6故障/報(bào)警

系統(tǒng)消滅故障時(shí)，PLC柜故障指示燈和司鉆臺(tái)系統(tǒng)故障指示燈將

常亮，報(bào)警器發(fā)聲報(bào)警。

5.7故障查找

頂驅(qū)掌握系統(tǒng)裝有0P27掌握屏，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或工作不正常

時(shí)，可通過監(jiān)控系統(tǒng)查找故障。

5.7.1空氣斷路器診斷

假設(shè)空氣斷路器意外脫扣，可檢查回路上的器件或電纜有無(wú)相間

或線間短路，回路負(fù)載有無(wú)過載。

5.7.2絕原因障

頂驅(qū)電氣系統(tǒng)是浮地系統(tǒng)（IT系統(tǒng)），在系統(tǒng)主進(jìn)線處裝有絕

緣監(jiān)測(cè)儀，其可監(jiān)視整流器進(jìn)線側(cè)、主動(dòng)力電纜和主變壓器的絕緣。

假設(shè)絕緣檢測(cè)儀發(fā)出報(bào)警，但主電源保持正常，系統(tǒng)仍可正常運(yùn)行。

但由于絕緣監(jiān)測(cè)儀報(bào)警表示電源系統(tǒng)絕緣電阻下降或單相對(duì)地短路，

所以必需盡快檢查供電系統(tǒng)的絕緣。電纜連接頭潮濕或污染，電纜或

變壓器絕緣破壞可能導(dǎo)致絕緣下降。單相對(duì)地短路可能危及人身安

全。

5.7.3PLC故障檢查

頂驅(qū)PLC程序具有丟站不停機(jī)的功能。但假設(shè)CPU不能進(jìn)入運(yùn)行

狀態(tài)，則輸入/輸出模塊或CPU硬件有可能損壞。檢查CPU之前，請(qǐng)

先檢查CPU的供電電源，正確的電壓是DC24V。檢查CPU時(shí)，在CPU上

電后做系統(tǒng)存儲(chǔ)器總?cè)コ?；假設(shè)在進(jìn)展以上操作后CPU可運(yùn)行，則CPU

正常，否則CPU硬件有可能損壞。通過STEP7編程器可檢測(cè)輸入/輸

出模塊故障，其有完善的診斷功能，具體噪作見STEP7編程手冊(cè)。

5.7.4網(wǎng)絡(luò)檢查

頂驅(qū)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是PROFIBUS-DP。假設(shè)一個(gè)或幾個(gè)站點(diǎn)喪失，首

先要檢查喪失站的接口掌握電源，正常的電源電壓是DC24V；假?zèng)]電

壓正常，可檢查是否有通訊電纜中斷或連接插頭松動(dòng)現(xiàn)象；假設(shè)無(wú)以

上故障，則接口模塊有可能損壞。STEP7同樣可進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)診斷。當(dāng)用

萬(wàn)用表檢查網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必需斷開全部站點(diǎn)掌握電源并拔下連接頭。

5.7.5驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括整流器和逆變器，整流器和逆變器上都有PMU操作

面板，當(dāng)有故障或報(bào)警發(fā)生時(shí)，PMU上的顯示屏?xí)邢嚓P(guān)信息顯示。

假設(shè)沒有硬件損壞，操作PMU上的'P'鍵或司鉆臺(tái)上的'報(bào)警/靜

音'鍵可對(duì)故障進(jìn)展復(fù)位。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具體維護(hù)操作，請(qǐng)參閱變頻器和

整流器相關(guān)手冊(cè)。

5.7.6系統(tǒng)斷電和拆接

1、系統(tǒng)斷電之前一些選擇開關(guān)必需設(shè)置到初始位置：

2、司鉆臺(tái)上的“操作選擇”開關(guān)在“停頓”模式。

3、司鉆臺(tái)上的“旋轉(zhuǎn)方向”開關(guān)必需在“停頓”位（無(wú)方向選擇）。

4、司鉆臺(tái)上的“鉆井速度設(shè)定”手輪必需在零位。

5、PLC/MCC柜上的“系統(tǒng)停頓”開關(guān)必需在“關(guān)”位。

6、關(guān)閉PLC電源。

7、由高層到低層分?jǐn)喔鞴δ軉卧娫础?/p>

8、分?jǐn)嗾彰骷翱照{(diào)電源。

6安裝調(diào)試和維護(hù)

本手冊(cè)供給了電氣系統(tǒng)設(shè)備安裝調(diào)試的一般要求和留意事項(xiàng)，本

手冊(cè)未涉及的內(nèi)容，請(qǐng)查閱隨機(jī)文件《安裝調(diào)試手冊(cè)》。

整體運(yùn)輸?shù)骄畧?chǎng)后，安裝步驟如下。全面檢查各聯(lián)接是否正確,

校對(duì)無(wú)誤后，可分別進(jìn)展電氣系統(tǒng)的調(diào)試。

6.1電氣系統(tǒng)重安裝

1、VFD房必需水平放置并離開地面，以防止從底部進(jìn)水。

2、全部電纜插頭必需擰緊，以防止松脫或進(jìn)水。

3、在VFD房四周必需制作小于4歐姆的主接地極，并聯(lián)接到電氣室

的主接地排上。

4、在連接到VFD房前，電機(jī)及其電纜必需檢查絕緣。

5、上電前必需認(rèn)真檢杳電纜連接正確性。

6、檢查掌握柜內(nèi)元器件及其支撐物，確認(rèn)無(wú)由于運(yùn)輸引起的損壞或

松脫。

7、檢查確認(rèn)選擇開關(guān)的初始位置。

6.2上電及檢查

當(dāng)全部電纜正確連接并且600V主電源預(yù)備好后，頂驅(qū)電控系統(tǒng)

可以開頭上電：

1、操作進(jìn)線柜上的電壓選擇開關(guān)檢查各相電壓在正確范圍內(nèi)（額定

600V電壓的-15%到+10%范圍內(nèi)）。

2、閉合進(jìn)線柜內(nèi)的關(guān)心電源主開關(guān)。

3、