北石顶驱常见故障解决方法
北石70顶驱维护保养手册
Serial No： 06032
前言
本产品的设计、制造和服务依据以下质量保证体系：
GB/T19001:2000 idt ISO9001:2000《质量保证体系》
API Spec Q1《石油与天然气工业质量程序规范》
本手册包含与顶驱操作、使用和维修有关的技术信息。关于本产品的其他 技术性说明分别包含在以下文件中：
5.8. 遥控内防喷器控制装置........................................................................................21
5.9. 内防喷器...............................................................................................................22
5.6. 冲管盘根总成 .......................................................................................................19
5.7. 倾斜机构...............................................................................................................20
5.4. 鹅颈管...................................................................................................................17
顶驱故障分析排除解决方法正文1
4.3.2
本体站通讯故障................................................................................................... 7
4.4 电机温度报警............................................................................................................ 10
4.7 整流单元报F009 故障............................................................................................... 14
4.8 逆变单元报F008 故障............................................................................................... 15
2.1 顶驱本体...................................................................................................................... 1
2.2 司钻操作台.................................................................................................................. 1
3.2.2
风机接触器吸合，没有风压信号....................................................................... 2
石油钻机顶驱卡转故障分析及改进
备H IEngineering 工程石油钻机顶驱卡转故障分析及改进胡晓东，方贤圆(顺益体系（集团），广东珠海519020)摘要：本文对一起石油钻机顶驱卡转事故进行分析，发现主轴承润滑不良是造成故障的直接原因。
主轴承因润滑失效,导致发热磨损主轴下沉。
电机轴向犬寸误差累积导致间隙量小，遇到主轴下沉或拉长轴向变形后摩擦。
电机下端轴承内圈 开裂，导致滚道跑偏以致机械密封径向偏差并烧结卡死。
关键词：石油钻机；顶驱；主轴承；机构优化；润滑改良中图分类号：T G333.1 文献标识码：A文章编号：1671-0711 (2016) 12 (上）-0053-030引言由中方提供核心设备的南美洲某石油开采项目现场出现顶驱主电机不转的情况。
用户司钻称顶驱在钻进时听到“砰”的一声响，随后主电机即停止转动，但顶驱扭矩却升高。
后试验多次仍不能转动。
该井设计井深5400m,实际完成5168.2m，钻具悬重约250t,转速80 ~ 100r/min，环温37尤。
检查刹车钳正常有效；旋转头能够正常旋转，且无下沉现象；排除电机故障。
基本确定为顶驱的动力系统内部故障，顶驱下架解体检查。
1检查情况1.1电机下端盖轴承损伤(1)电机下端盖径向轴承内圈开裂；滚道内仍 有油脂，油脂状态基本正常，如图1所示。
图1轴承内圈开裂、滚道有油脂(2 )电机下端盖机械密封环向下滑移错位与上 支撑盖接触摩擦，两零件均有高温发蓝现象，如图 2所示。
(3 )电机下端盖轴承上方机械密封环摩擦烧结 并开裂，如图3所示。
1.2主轴承磨损严重解体后发现主轴承磨损严重，轴承存在润滑不良现象：(1)轴承滚子表面无润滑脂；(2 )挤出滚道的润滑脂发黑干结；(3 )滚子表面点蚀/剥落；(4)上下端盖也存在不同程度的点蚀和凹坑如图4、5、6所示。
图2密封环及支撑盖高温发蓝图3机械密封环摩擦烧结并开裂图4滚道无油脂中国设备工程2016.12 (上）53Research and Exploration |研究与探索•维护与修理图6座片磨损，部分疲劳剥落2故障分析2.1电机下端轴承内圈断裂分析轴承内圈产生裂纹可能原因：(1 )材料缺陷。
北石顶驱说明书
北石顶驱说明书北石顶驱是一款高效、功能强大的石材切割设备，可以广泛应用于建筑、石材加工、装饰等行业。
本说明书将详细介绍北石顶驱的特点、使用方法、维护保养等方面的内容，以帮助用户正确使用和保养设备。
一、产品特点1.高效节能：北石顶驱采用先进的切割技术，切割速度快、效率高，能有效节约能源和减少切割成本。
2.安全可靠：设备配备了安全保护装置，能自动检测并保护设备，确保操作人员的安全。
3.稳定性强：北石顶驱结构牢固，采用精密加工而成，能保持切割平稳，不易产生振动，提高切割精度和效果。
4.操作简便：设备的操作界面简单直观，人性化设计，即使对于没有接受专业培训的人员也能轻松上手。
二、使用方法1.设备连接：首先接通电源，将设备插入电源插座；然后将切割刀具正确安装在设备上，并进行固定。
2.准备工作：将待切割的石材放置在设备工作台上，调整切割角度和切割深度，确保符合要求。
3.开始切割：按下设备的启动按钮，设备开始正常运转；慢慢降低刀具，使其与石材接触，并保持恒定的切割速度，确保切割尽量平稳。
4.完成切割：当切割完成后，停止设备运转，等待刀具完全停止旋转后才能拔出石材，防止意外伤害。
三、维护保养1.清洁设备：在每次使用后，应将设备清洁干净，特别是将切割部分的残留物清除干净，以免影响下次使用。
2.定期检查：定期检查设备的各个部件，确保其正常运转，如发现异常情况应立即处理或联系售后服务。
3.刀具更换：刀具属于易损件，使用一段时间后，应定期更换刀具，以保持切割效果的稳定。
4.防护措施：在使用设备时，操作人员应穿戴好安全防护工具，如手套、护目镜等，确保安全操作。
四、故障排除1.设备无法启动：检查电源是否正常连接，检查保险丝是否损坏；如有需要，请联系售后服务。
2.设备发生异常振动：检查设备是否摆放平稳，如有需要，请联系售后服务进行调整。
3.切割效果不佳：检查刀具是否需要更换，或是切割角度、切割深度是否调整正确。
以上是北石顶驱的说明书的主要内容，希望能为用户提供一些帮助。
北石顶驱使用操作规程维护保养规程
北石顶驱使用操作规程维护保养规程一、安装（一）准备工作1、顶驱装置安装前，应当指定安装技术负责人和安全负责人，召开专门会议进行技术交底，讨论确定安装技术方案，确保所有参与安装人员的人员对安装方案和相应的安全措施有清晰的了解。
2、安装前，应当仔细考虑井场布置。
将电控房摆放在井架的左后侧。
将司钻控制台摆放在司钻房内。
将液压源摆放在井架的左后侧或者钻台上。
将顶驱本体摆放在井架右前侧靠近钻台的位置。
将导轨从运移架吊出，摆放在钻台滑道前方。
为了处理立根，顶驱的行程要达到35m，一般需要取下常规水龙带以及软管，将立管升高到22m。
（二）安装电控房1、按顶驱装置的总体布置，把电控房安放位置的地面垫平。
2、按房体吊装要求从运输车辆上吊起电控房放在规划位置上。
3、将电控房出线一侧朝向井架，便于摆放电缆。
4、将接地线按要求钉入地面。
将地线与接地电缆的一端连接，电缆的另一端由电缆接头与电气房房体可靠连接固定。
（三）安装司钻操作台1、将司钻控制台摆放在司钻房内易于操作的地方。
2、连接气源管线，调整进气压力。
气源压力不高于0.8Mpa，调整司钻操作台上的气减压阀，观察操作台后部的排气孔，逐渐降低进气压力，至排气孔略有排气即可。
（四）安装液压源将液压源摆放在井架左后侧易于接近的地方，液压源的摆放应当靠近井架，应当避免液压管线从车辆通道上穿过。
（五）连接电缆和管线1、连接动力电缆2、连接控制电缆3、连接司钻操作台电缆4、连接液压源电缆5、连接液压管线（六）顶驱主体安装1、吊装顶驱至钻台面。
2、将大钩挂在顶驱本体的提环上。
3、拆掉运移架上对顶驱的支撑。
4、去掉顶驱导轨与运移架的连接销，将本体从运移架上吊起，与运移架分离。
5、将运移架移下钻台。
6、上提车至本体上最后一节导轨相接，按装导轨步骤安装导轨。
7、拆掉滑车与导轨连接的销轴。
8、安装导轨反扭矩梁。
9、将游动电缆和液压管线的法兰安装在减速箱右侧的管线托架上安装时注意管线和在井架上的一端要并列平行，不要交叉，并把管线接头正确连接。
北石顶驱的修理
第三节顶部驱动钻井系统第三节顶部驱动钻井系统概述一、概述顶部驱动钻井系统简称顶驱系统，是一套由游车悬持，直接驱动钻具旋转钻进(将转盘的动力移到水龙头处)的驱动装置。
它主要由钻井马达─水龙头总成、钻杆上卸扣装置和导轨─导向滑车总成组成。
顶部驱动钻井系统从井架内部空间的上部直接旋转钻柱，并沿固定在井架内部的专用导轨向下送钻，完成以立根为单元旋转钻进、循环钻井液、倒划眼、上卸钻杆(单根、立根)、下套营和上卸管柱、实施井控作业等各种钻井操作。
顶驱钻井系统的驱动型式有液马达驱动和电动机驱动两种，电动机驱动又可分为AC--SCR-DC驱动和AC-VF-AC驱动。
在20世纪80年代，电驱动广泛采用的是AC-SCR-DC驱动，属于第三代电驱动型式。
90年代，第四代电驱动型式AC-VF-AC交流变频顶驱系统在国外占据了主导地位。
我国从20世纪80年代末开始研制顶驱钻井系统，1997年12月我国第一台顶驱钻井系统DQ-600 (AC-SCR-DC驱动)通过部级鉴定。
之后又研制了轻便型顶驱系统DQ-60P (AC-SCR-DC 驱动)、DQ-2UY (液压驱动)，2004年我国第一台交流变频顶驱系统DQ-70DBS研制成功。
1.基本参数名义钻井深度 7000m（4 1/2 钻杆）最大载荷 4500 kN水道 ID76.2mm（3）额定循环压力 35MPa（5000psi）系统重量 12 t（主体，不含单导轨和运移托架）工作高度 6.1m（提环面到吊卡上平面）电源电压 600 VAC额定功率 400HP×2环境温度 －35℃～50℃海拔 ≤1000m2.钻井参数转速范围 0～220r/min 连续可调工作扭矩 50kN.m（连续）最大扭矩 75kN.m（间断）DQ70BSC 顶驱工作曲线3.电动机参数额定功率 400HP×2，连续额定转速 1150r/min最大转速 2400r/min4.冷却风机型号 YB132S1-2-H WF1(船用隔爆，室外防腐)额定功率 5.5kW （7.5HP）额定电压 380VAC额定频率 50Hz额定电流 11A额定转速 2900r/min5.液压盘式刹车刹车扭矩 68kN.m（50,000ft-lb）油缸工作压力 7MPa6.电气控制系统VFD 输入电压 600VACVFD 输出频率 0～121Hz电机主极温度和控制极温度报警（220℃）减速箱油温报警 75℃液压源油温报警 75℃液压源油箱液位过低报警7.减速箱速比 10.5：1 双级减速润滑 齿轮油泵强制润滑，过滤空气冷却8.管子处理装置旋转头转速 8～10 r/min （可调）液压马达工作压力 16MPa上部内防喷器（遥控） 6 5/8"API R EG box~ pin，70MPa下部内防喷器（手动） 6 5/8" API R EG box~ pin，70MPa背钳通径 200mm背钳夹持范围 3 1/2DP ~ 5 1/2DP最大卸扣扭矩 75kNm下吊环 2740mm, 350t倾斜臂倾斜角度 前倾30°，后倾50°9.液压控制系统工作压力 16MPa工作流量 40L/min电动机电压 380VAC电动机功率 15kW电动机转速 1450r/min顶驱钻井系统的特点二、顶驱钻井系统的特点和转盘一方钻杆旋转钻井法相比较，顶驱钻井系统具有以下主要特点:(1)节省接单根时间。
常见石油钻机顶驱系统故障诊断与排除
1.水龙头-钻井电机总成
水龙头-钻井电机总成是顶部驱动装置的主体 部件，主要由以下部件组成：
(1)钻井电机和制动器； (2)齿轮箱（变速箱）； (3)整体式水龙头； (4)电机冷却系统。
倾斜装置由两个液缸 组成，液缸上端与旋 转吊环配接器通过销 子相连，下端与吊卡 吊环通过耳板销子相 连。
(4)内防喷阀； 管子处理器中的内防喷器的控制阀是一个球形、
全尺寸、内部通的安全阀。在下部第二个手动阀可以 辅助进行井控。两个球阀的直径均为6-7/8英寸，工 作压力为105MP。从司钻台上一个电磁阀按扭遥控 上部的内防喷器的打开和关闭。
三
常见石油钻机 顶驱系统故障
诊断与排除
(一)
顶驱系统的结构 与
工作原理
顶驱系统的结构组成
• 不同类型的顶部驱动钻井系统虽然其驱动 形式和制造厂家不同，但1SA顶驱为例简述顶部驱动 钻井装置的基本结构组成。
• 顶部驱动钻井装置主 要包括下列主要总成 及部件：
2.滑动架和导轨
顶部驱动装置通过安装在箱体上的滑动架沿着 导轨上下垂直移动，完成钻井作业。
(1)滑动架 (2)导轨
(1)滑动架
滑动架上安装有导向轮或导
向滑轨，可以支撑整个顶驱的重 量。
(2)导轨
导轨悬挂在天车架上并一直 延伸到离钻台大约7英尺高。导 轨与一个安装在井架下部离钻台 10-15英尺高的扭矩反作用梁连 接。通过导轨平衡由传动箱驱动 钻杆时产生的扭矩。
控制。
(2)齿轮箱（变速箱）
传动箱总成把由钻井电机产生的动能传递
常见石油钻机顶驱系统故障诊断与排除(讲稿)
(1)钻井电机和制动器
TDS-11SA顶驱的动力为两台 400马力交流感应钻井电机。电机垂 直安装在传动齿轮箱箱盖上。电机有 一个双端轴，轴下端安装传动小齿轮， 轴上端安装制动器。电机顶部安装有 一个液压盘式制动器，通过制动器外 盖可以很容易检查和维护制动器。在 定向作业中，盘式制动器还可以辅助 钻柱定向。制动器由司钻控制台遥控 控制。
• 2.转速／扭矩不稳定问题
将顶驱脱离钻柱。如果情况依旧，检查输入信号 和检查电压表的机械状态；如果问题没有改变，则 重新检查钻井设计和检查机械方面的原因。如果问 题解决，则继续作业。 如果没有解决，则尝试同管子处理机构相互作用 扭矩。如果扭矩合适，则检查编码器；如果不合适， 则：
• 2.转速／扭矩不稳定问题
(二)
顶驱系统 故障诊断与处理
常见故障的诊断方法
• 1.转动方向错误
如果转动方向错误，先看是否正确选择了“正反 转开关” ；如果不是，将手轮转到0FF 档，改变方 向，然后将手轮转到0N 档，继续作业。 如果手轮方向正确，则： A．确认“正反转开关”的功能是否正常； B．确认给PLC 的输入信号是否正确； C．确认给变频器的输入是否正确； D．在改变方向前，手轮是否转到0FF 档位；
确认钻井极限设定不为0，并且手轮在启动档位。 尝试一下旋扣工况，如果能转动，则： A．检查手轮电压表的电位； B．确认手轮有信号输出； C．确认在PLC 处的电压； D．检查在断开和短路时的情况； E．连接PLC 和电路并检查信号；来自• 8.无转动和无扭矩
旋扣工况时，如不能转动，则检查变频器： A．检查电源； B．检查PLC； C．检查接线； D．检查继电器； E．检查变频器的扭矩参数；
(4)电机冷却系统
电机冷却系统为风冷式。TDS11SA的电机冷却系统为一就地 吸气式的离心鼓风机，配备有两 台安装在钻井电机顶部的5马力 的交流电机。冷却系统经过制动 器与电机的接合面吸进空气，经 过刚性气道将空气排送到每台钻 井电机顶部的风口。冷却空气然 后通过开放型电机内部，最后从 底部的百叶窗排出。
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北石顶驱常见故障解决方法
一、顶驱子站通讯中断
1、检查该子站直流供电电源。
DC24V是否存在，没有电源请按图纸检查相应的供电线路，连接装置是否连接完好，找到故障发生点，解决并恢复该站点的电源供给。
电源正常还未建立通讯请检查下一步。
2、检查通讯线路。
将通讯线路与两边连接器件拆开，用万用表检查通讯线路是否存在短接、断线现象存在，如有找到故障点将其恢复。
子站通讯中断原因基本是由于以上两个原因构成的，在以上两个原因中以插接装置接触状态不好的原因占绝大多数。
二、与液压相关动作执行故障（倾斜、回转、刹车、背钳、IBOP等）
1、检查控制信号。
司钻台的DI模块相应位置在相关操作是有相关显示；在应急模式下电控房PLC柜内手动继电器在做相应操作时有相应的动作，同时PLC柜内DI模块相应位置有指示。
2、检查连接线路。
控制电缆与电控房出线箱连接处，与本体站连接处插接是否到位，方向是否正确。
3、确认电磁阀在操作时是否有反应。
相应执行电磁阀在操作时是否有反应。
4、如果以上检查都正常请检查电磁阀阀芯有无卡堵现象。
液压动作执行故障在实际情况下多数是由于控制电缆插接不好、手动信号继电器松动、以及电磁阀阀芯卡堵原因造成的。
三、液压源存在油温高故障
1、确认冷却风机运行状态良好。
2、散热器换热效果良好，无污物堵塞换热器减小了有效工作面积。
3、液压源本身是否通风完好。
（在该地区由于环境温度较高，液压源
通风效果较差时可以打开四周防护门）
四、变频房的散热。
在夏季，室外温度较高时，将电控房空调室外机周围防护百叶窗打开并支起。
这样增大空调冷凝器的通风量，提高换热效率，可以有效防止压缩机压力高报警。
空调室内风机应设置在常开状态，这样可以有效的将装置再运行中产生的热量及时的传送到柜外。
五、变频房的防尘。
有效做好电控房的室内防尘工作。
在沙特地区以多风多沙气候为主，电控房要做到随手关门，人走锁门。
人员在出入电控房带入的沙土要及时清理，避免被装置送风系统带到驱动装置内部。
现在该地区的顶驱电控房总的来说装置内部已经有大量灰尘，这种情况清理起来是相当困难的。
同时也给装置的正常运行带来了隐患，装置内部大功率器件多为裸母线连接，灰尘散落到母线间会使线间绝缘变坏，在特定的情况下可能出现放电现象，最终导致装置损坏。
装置的核心控制器件多为集成电路板，电路板制作精细对环境因素要求较高，在恶劣环境下直接影响他们的使用寿命。
六、要按照维护保养手册定期对运行顶驱进行检查。
特别是电缆连接处有无松动，有无颜色变化，有无异常声响，有无特殊气味；液压管线有无跑、冒、滴、漏现象。
有以上现象要及时处理不要带病运行，以上现象不被重视会造成严重后果。
七、沙特地区环境温度较高，顶驱安装时都不使用光纤，2007年前出厂的顶驱，不能将主电机及齿轮箱温度有效采集，同时失去了高温保护功能。
井队相关技术人员要每天温度最高时检查主电机和齿轮箱温度是否正常，特别是要注意齿轮箱齿轮油油位及颜色，齿轮油颜色变化大要给予重视，分析具体原因并给予解决。
八、顶驱故障多发生于搬家后，多数与电气系统相关。
顶驱在搬家前拆卸
时要合理拆卸，不应该存在破坏性行为，同时要对所拆卸部件做好相应的防护。
例如电缆插接装置的防护，本身提高防护冒的要使用防护冒，没有的要想办法采取措施避免在搬家运输期间由于外界原因让装置损坏。
再次安装时，请相关安装人员电缆插接装置外壳有无变形，插针有无松动变形，装置内有无他物，如水，灰尘，泥土等。
确认一切正常后看好定为方向，均匀用力插入，并将锁紧装置旋紧到位。
安装完后要再次确认。
九、液压管线连接时一定要注意连接面，将连接面用洁净的材料擦拭干净。
这样可以有效防止连接面漏油，同时也有效防止外界有害物质进入液压系统，防止他们对液压元器件的损坏。
十、对于现场人员要利用设备正常时间对设备正常状态进行了解。
正常运行时的DI输入状态，DO输出状态，各个继电器工作状态，各个开关的工作状态等。
熟记这些状态，当设备不正常时察看那些状态与正常状态不一样，不一样的要根据图纸查找它所控制的对象，以及控制该状态的对象。
找到不能正常工作的原因，从而排除故障。
十一、顶驱安装前，要对电缆和电机做绝缘测量，要对控制电缆和通讯电缆做通断状态测量，发现问题，要及时分析原因，并作相关处理。
十二、变频房接地。
良好的接地，对于提高顶驱运转的稳定性，至关重要，很多井队不太重视顶驱变频房的接地。
正确的做法是：接地棒要打入地下至少60CM，挖坑，保持坑内有水。