谐波对电动钻机影响及处理方法的探讨

来源 :中国机械 | 被引量 : 0次 | 上传用户:victorhao84
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要 例举谐波对电动钻机干扰引起电气设备故障的处理实例,分析谐波干扰引起故障的原因,解决故障的方法及消除谐波的方法。
  1.引言
  随着油田直流、变频电动钻机和变频顶驱的普及,井队电源中的谐波含量越来越高,谐波干扰引起一系列的电气故障,如发电机运转不稳定、停机,钻机悬停失灵,录井仪记录出错或者数据不准确,电脑运行不稳定,空调制冷量下降等等,引起的电气故障用电路原理图无法分析,很容易把维修人员引入其它方面故障的误区,使处理故障变的复杂并且越来越难。就我们在工作中遇到几次故障和处理方法进行探讨。
  2.故障现象及处理
  2.1电动钻机和变频顶驱相互干扰故障
  某厂家ZJ70D直流电动钻机和70DB变频顶驱配套钻井施工,顶驱的600V电源来自电动钻机的SCR房。在试运行时发现顶驱以运转,卡特彼特发电机组转速、电压就不稳,不论是单机组还是双机组并机运行都不稳,转速在1470—1520转/分之间反复变化,电压在570—620V反复变化,致钻井无法正常施工。双方厂家电气技术人员到现场对各自的设备进行全面检查,没有发现任何问题,认为是谐波干扰的问题。然后把顶驱的输出动力电缆和电动钻机输出动力电缆分开,检查SCR房和项驱电控房接地棒和接地线,并且又分别增加来一根接地棒,试运行故障依旧,最后给SCR房内的电压控制模块接地,又给SCR房和顶驱电控房分别增加了2根接地棒,故障消失。处理该故障用了5天才解决,也没明白故障真正原因。
  2.2 ZJ70DB电动钻机起井架CAT发电机组停机故障
  新配套ZJ70DB电动钻机在现场起井架过程中,当起到25。左右时两台并机的卡特彼特发电机组突然停机,反复几次依然如此,一台CAT发电机组也停机。电气师认真检查了设备并重新调试发电机的参数,改变PLC的程序等用了许多方法都没解决该故障。认为是谐波干扰的问题。整套钻机有七台变频电动机,其动力电缆是带屏蔽层,屏蔽层都接到电控房房体,房体用两根接地棒接到地。在控制线和动力电缆分开,增加一接地棒等多种方法无效的情况下,最终是把动力电缆的屏蔽层线接全部拆掉悬空,故障消失了。这是不合常理的处理方法解决了问题,无法解释原因。
  ZJ70DB电动钻机时常出现悬停功能失灵故障
  ZJ70DB电动钻机在使用一年以后时常出现机悬停突然失灵故障,经过认真检查没有发现故障,厂家电气人员认为和谐波干扰有关,用了许多方法都没解决故障,最后的处理方法是把变频电动机动力电缆的屏蔽层和电控房房体全部在一起,用25mm2铜线作地线接到园井表套管上,解决悬停失灵故障。
  这三起典型故障,虽然都得到了排除,但一直没有做出一个合理并有说服力的解释,后经过学习、处理故障经验的积累,并和多次与电气人员讨论,明白了其中原因,现总结出来和同行一起探讨:
  3.故障分析
  3.1谐波产生的原因
  产生谐波的原因多种多样,比较常见的有两类。第一类是由于非线性负荷而产生谐波,例如可控硅整流器、开关电源等,直流电动钻机可控硅整流属于这一类,把600V的交流电通过大功率可控硅(SCR)整流成0—750可调直流电来驱动大型直流电动机,可控硅把交流电整流成直流电的同时产生一些5次、7次、¨次等谐波,这些谐波含量不是很高,一般不会影响设备的运行,就没有引起注意。
  第二类是由于逆变负荷而产生谐波,例如变频器、中频炉等,变频电动钻机的变频逆变就属于这一类,ZJ70DB电动钻机使用7套600KW变频器,产生了大量的5次、7次、11次和13次等谐波,其含量是直流电动钻机可控硅整流器的几倍,高次谐波电流注入到SCR房600V母线中。电源中性点不接地,母线中高次谐波易造成谐波相互叠加共振引起一些故障。
  3.2故障原因分析
  故障1原因分析:顶驱电控房变频柜用西门子6SE70变频器。SCR房直流柜和顶驱变频柜运行时产生大量的5次、7次、11次谐波,回注到SCR房600V母线中相互叠加。发电机控制模块抗谐波干扰能力太弱,严重干扰了发电机控制模块运行,致使发电机组转速、电压就不稳。在处理过程中随着动力电缆分开布线和接地棒的增加,接地电阻的降低到某一数值,产生出的高次谐波电流顺利释放到大地中,故障消失。
  故障2原因分析:ZJ70DB电动钻机的变频电动使用动力电缆是带屏蔽层的,屏蔽层都接到电控房房体上,形成屏蔽层网,当绞车电动机在起井架时电流大、高次谐波含量高,在其动力电缆屏蔽层中感应出一些高次谐波,由于屏蔽层是连接在一起的,每根动力线屏蔽层中都会感应出高次谐波,就形成含有了高次谐波屏蔽层网,由于屏蔽层的接地工作没有做好,高次谐波电流不能释放到大地中,引起屏蔽线的谐波再次干扰动力电缆,并回注到SCR房600V母线中引起更严重的干扰,使发电机组突然停机。当动力电缆的屏蔽层线接全部拆掉悬空,形不成含有高次谐波屏蔽层网,也就形不成谐波的2次干扰动力电缆的现象,发电机组停机故障自然消失。
  故障3原因分析:ZJ70DB电动钻机在使用一年后时常出现悬停功能失灵,其原因是接地棒和接地线在使用一年后表面出现氧化接地电阻升高,谐波干扰出现悬停功能失灵,屏蔽层全部在一起用25mm2铜线作地线接到园井表套管,园井表套管是一个大接地极,接地电阻在0.5左右,和它相连的在每根电缆屏蔽层线的接地电阻也是0.5 Q左右,感应出高次谐波电流顺利释放到大地中,谐波干扰减弱,故障自然消失。
  4.谐波的治理方法
  4.1谐波疏导入地
  使用变频设备必须做好接地工作,在接地方面许多人存在一个误区,认为接地就是把接地棒打入地下然后用导线连接起来就完成了,这只是对接地的表面认识,正确接地是接地做完以后测量接地电阻,采用其它方法使其降到在4以下,才是完成接地工作。现场情况是设备都接地了,不管阻值的大小,一般情况下现场接地电阻在10左右甚至更高。把谐波顺利释放到大地中其接地电阻在4以下,最好在1 Q左右。现场1根1_5米接地棒打入地中其接地电阻是12—25Q,这么大的阻值就不能释放谐波。谐波引起设备故障时有时无的原因是:变频器产生的谐波是随着输出电流增大而增加,谐波含量低时或接地电阻较低时设备正常运行,在谐波含量高时或接地电阻较高时设备出现故障。需要明确一点,4【2以下接地电阻是国家标准规定保护操作人员安全措施接地,不是释放谐波入地的接地电阻,其电阻值越小越能最大限度的释放谐波入地,避免设备出现故障。做好接地要求材料:接地棒要求是铜材料,长1.8—2米,要4跟左右,接地线大于16mm2铜线,最好和园井表套管连接起来,接地电阻在1(2以下。井队目前解决谐波常用的方法是做好谐波疏导入地。
  4.2谐波滤除方法:
  要从根本上解决谐波的问题,主要采用无源电力滤波装置和有源电力滤波装置。
  (1)无源电力滤波装置(PPF),主要采用Lc回路,并联于系统中,Lc回路的设定,只能针对于某一次谐波,即针对于某一个频率为低阻抗,使得该频率流经为其设定的Lc回路,达到消除(滤除)某一频率的谐波的目的。Lc回路在滤除谐波的同时,在基波对系统进行无功补偿以提高系统的功率因数。
  (2)有源电力滤波装置(APF),是一种基于IGBT逆变器的新型谐波治理装置。通过实时检测负载电流波形,除去波形中基波(50Hz)成分,将剩余部分的波形反向,通过控制IGBT的触发,将反向电流注入供电系统中,实现滤除(抵消)谐波、动态补偿系统无功与电压波动、抑制谐振、提高功率因数等功能,从而达到改善供电系统安全性、节能降耗的目的。
  5.结论
  谐波对井队电力设备的影响越来越严重,甚至影响到了正常生产。谐波的治理是疏导入地和滤波装置滤除。谐波疏导入地是把电控房和电缆带屏蔽层的接地做好,接地电阻在1 Q以下,让谐波顺利疏导入地。正确的接地即可抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰,反之则引入严重的干扰,使设备无法正常工作。滤除谐波要用有源或无源电力滤波装置,才能从根本上消除谐波的影响。随着变频电动钻机控制技术的发展,有源电力滤波装置会在得到广泛的应用。
其他文献
摘要:目前国内推土机大多采用铜质散热器,随着排放升级的要求及成本价格的压力,铝质散热器正在逐步应用在推土机行业。本文介绍了推土机散热器使用铝制散热器的优点,同时说明铝质散热器应用于推土机将成为一种趋势。  关键词:铝质、散热器、推土机  1.前言  散热器是使发动机正常工作的重要零件,其性能的好坏直接影响推土机在工作中的表现。随着排放法规不断升级,在同等的体积下,对推土机散热器性能要求越来越高,国
期刊
摘要:在经济日新月异的大背景下,教育事业也呈现出雨后春笋般的发展事态,而在其中,中职教育以其独特的教育特点,为社会输送了大量的技术性人才,因此,也更加受到人们的青睐。在社会主义社会建设的过程中,技术性人才是不可缺少的重要力量,进一步完善和提高中职教育质量,是相关部门值得深入研究的问题。项目教学法,是学生独立完成项目的一个过程,在这个过程中教师适当进行指导,但是大部分的项目都是学生自己独立完善,这种
期刊
摘要:本文围绕LNG工程中对压力的测量,将对低温液体压力进行测量的具体原理提出来,并针对不同场合对导压管具体的设计安装提出要求,最后对其投产维护作了简单探讨。  关键词:LNG;导压管;设计安装  对于LNG工程来说,其在很多地方都需要对压力进行测量。比如对储罐压力以及管线压力还有流量和储罐液位。但是因为工程特殊性,压力测量问题的解决是一个难点问题。对其压力进行测量,最关键的是对导压管进行设计和安
期刊
自1917年世界上第一台叉车问世以来,为工人们挥汗如雨地在车间及生产线上搬运货物,而近一个世纪之后的今天,作为典型的工业搬运车辆,今日的叉车已经能够进行各类仓储大型物件的装卸、堆垛、拣选、长距离和短距离运输作业,也同样适用于厂内及厂外各工况的物流作业。  作为叉车领域的佼佼者,成立于1993年的林德(中国)叉车有限公司(以下简称“林德”)正是这一变革的见证者之一,今天的林德正在以全系列的平衡重及仓
期刊
摘要:速压制动装置是风洞颤振试验的保护装置,文中通过对其进行运动学分析,计算归纳出了机构在工作过程中的运动规律,并且对机构的薄弱件进行了柔性分析,保证了机构运行的安全性,从而为研发速压制动装置提供了理论依据和设计基础。  关键词:速压制动装置;运动学分析;柔性分析  目前飞机多数采用薄型机翼带有外挂物的结构形式,这样的设计在解决某些气动问题的同时,使得飞机机翼等部分原本就存在的结构变形问题更加严重
期刊
【摘要】可缩性接头在石油钻井中的应用越来越多,该装置在技术层面也进行了一定的创新与改进。对于新型钻井井壁可缩性接头而言,分析器力学特性,能够更好地了解其实际工作过程中实际的受力情况及变形规律,对于提高钻井工作效率具有十分重要的意义与价值。  【关键词】钻井;井壁;可缩性接头;力学特性  笔者所在的矿井初期主要包括主、副及风三个井筒,前两个井设计净直径分别为5.0m与6.5m,穿过表土层的厚度约为3
期刊
摘要:推土机是一种多用途的自行式施工的机械。在采矿工程中和道路施工中最为常用,主要用来铲挖并推运土壤、废岩等物料,也常用于排土场、钻机作业面和电铲的铲窝清理作业,还用于推运松散物料和堆集任务。推土机在施工中,也可协助其他机械进行作业,从而提高其他机械的作业效率。由于推土机受到铲刀容量的限制,所以推运土壤的距离不宜太长。通常中小型运距为30-50m、大型运距不超过200m。推土机既合理又经济的运距为
期刊
摘要:为了保持车辆技术状况良好,减轻机件磨损,防止机械事故,减少油材料消耗,提高车辆使用的经济性,必须认真做好车辆保养。汽车日常保养主要是检查轮胎、机油、冷却液、制动液、动力转向液、玻璃洗涤液、电瓶等。  汽车在使用过程中,随着行驶里程的增加和时间的延长,以及季节性变化等因素,各部机件会产生不同程度的磨损、疲劳、变形或损伤,车辆技术状况会因之逐渐变差,使用性能下降。为了保持车辆技术状况良好,减轻机
期刊
摘要:《单片机原理与应用》是机电、自动化控制等专业的核心课,该门课程基于职业教育为理念,培养实用性人才为目标,对单片机课程的教学内容、方法等方面进行一系列的研究,本文主要针对单片机实践环节进行改革探索,提高学生学习兴趣,改善教学效果。  1.课程改革的背景及课题产生原因  在单片机的传统教学模式中,多以课堂讲授为主,辅助少量的硬件实验。学生在被动接受知识的过程中往往感觉到课程内容多、杂、乱,知识点
期刊
摘要:文从sERCos一Ⅱ与机床数控系统的概述入手,随后对基于sERCos一Ⅱ的机床数控系统实时通信及同步控制进行了研究。结果表明,基于SERCoS一Ⅱ的机床数控系统,可以实现实时通信与同步控制。  1.SERCOS II与机床数控系统概述  (1)SERCOS II  ICE61491中对SERCOS进行了如下定义,它是一种专门用于多控制器同步控制机械设备的数据传输协议标准。大量的实践结果表明,
期刊