高溫環(huán)境對(duì)鉆井設(shè)備的影響及改進(jìn)措施

李春光

摘 要：石油鉆機(jī)是石油鉆探企業(yè)鉆井作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，在高溫環(huán)境下對(duì)鉆井設(shè)備的操作使用及維修保養(yǎng)提出了更高的要求。本文以70DB鉆機(jī)的設(shè)備組成為框架，從原理、維護(hù)保養(yǎng)、改進(jìn)措施三方面，論述在高溫環(huán)境下鉆井設(shè)備需要做的一些適應(yīng)性改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：高溫；鉆井設(shè)備；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.080

相比國(guó)內(nèi)鉆井市場(chǎng)而言，勝利鉆井在科威特市場(chǎng)面臨的困難更多，由于科威特項(xiàng)目備用設(shè)備很少，配件供應(yīng)速度慢，再加上高溫多沙等惡劣的氣候條件，對(duì)鉆井設(shè)備的操作使用及維修保養(yǎng)提出了更高的要求，如何在高溫多沙等惡劣的氣候條件下使用管理好設(shè)備，對(duì)每個(gè)裝備管理人員來(lái)說(shuō)非同一般。

1 高溫環(huán)境對(duì)絞車電機(jī)的影響及應(yīng)對(duì)措施

目前選用YJ13X5/YJ13X6 型變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)作為交流傳動(dòng)鉆機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)，定子繞組在環(huán)境溫度15℃時(shí)阻值為0.00862Ω，隨著環(huán)境溫度升高，阻值增大，壓降增加，反電勢(shì)、磁負(fù)荷、輸出扭矩均降低。此外，環(huán)境溫度升高，冷卻介質(zhì)的散熱系數(shù)降低，電機(jī)散熱困難，從而進(jìn)一步造成電機(jī)溫升增加、損耗增大，電機(jī)輸出功率降低。因此鉆井現(xiàn)場(chǎng)在高溫作業(yè)要采取以下措施來(lái)降低電機(jī)溫升，提高輸出功率：搭遮陽(yáng)棚，減少陽(yáng)光對(duì)電機(jī)的直射；電機(jī)外殼保證通風(fēng)，冷卻裝置無(wú)積垢，風(fēng)葉保持完好；定期用0.6Mpa 左右的壓縮空氣吹掃電機(jī)的內(nèi)外表面的灰塵、污垢，提高電機(jī)散熱性；及時(shí)清理冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口，保障電機(jī)冷卻風(fēng)量充足；定時(shí)檢測(cè)軸承溫度等。

2 高溫環(huán)境下絞車制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻的維護(hù)注意事項(xiàng)

作為鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的變頻器，它的整流元件為大功率二極管，BLM不具有能量回饋功能，絞車反制動(dòng)所產(chǎn)生的能量必須通過(guò)制動(dòng)電阻釋放掉，此過(guò)程制動(dòng)電阻會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，使制動(dòng)電阻自身溫度上升，這一現(xiàn)象在起下鉆作業(yè)中尤為明顯，環(huán)境溫度高責(zé)更加劇了這一現(xiàn)象，這樣很容易造成制動(dòng)電阻的燒毀，因此在高溫環(huán)境起下鉆過(guò)程中一定要確保制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻的安全。在此期間必須做好以下檢查：檢查制動(dòng)單元運(yùn)轉(zhuǎn)情況，正常工況指示燈為綠色，檢查內(nèi)置風(fēng)扇是否運(yùn)轉(zhuǎn)；檢查制動(dòng)電阻及其風(fēng)機(jī)的工作情況，看有無(wú)過(guò)熱或風(fēng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，是否有異常聲音，異常振動(dòng)，螺栓類有無(wú)松動(dòng)，是否有由于過(guò)熱而變色的部分；檢查通風(fēng)道、散熱片、給氣排氣口的間隙有無(wú)堵塞，是否附著異物。

3 高溫環(huán)境對(duì)電控系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響及改進(jìn)措施

由于構(gòu)成變頻系統(tǒng)的大部分電子功率器件就是一個(gè)大功率諧波源，自身對(duì)整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)有一定的干擾。而高溫環(huán)境更會(huì)加劇這一問題，從而使系統(tǒng)控制模塊零位電壓值發(fā)生變化，產(chǎn)生信號(hào)干擾問題，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前比較容易受到干擾的部分是系統(tǒng)中通訊線路與編碼器線路等弱電控制回路。因此在高溫環(huán)境鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，要加強(qiáng)對(duì)控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)施的維護(hù)、檢查，至少需認(rèn)真落實(shí)以下措施：使用變頻驅(qū)動(dòng)時(shí)必須確保所有部件都通過(guò)外殼接地；變頻信號(hào)電纜和動(dòng)力電纜必須分開敷設(shè)；消除不需要的電纜長(zhǎng)度，將備用電纜/導(dǎo)體兩端接地以獲得附加的屏蔽效果；通常驅(qū)動(dòng)柜內(nèi)電纜應(yīng)敷設(shè)應(yīng)盡量靠近柜子，外殼和安裝板而不能隨意通過(guò)柜子線路電纜；電機(jī)測(cè)速編碼器必須通過(guò)屏蔽電纜進(jìn)行連接；數(shù)字信號(hào)電纜的屏蔽層通過(guò)最大可能表面積使其兩端接地；模似信號(hào)電纜的屏蔽層在具有很好等電位連接情況下，應(yīng)兩端接地；每一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量使用自己的獨(dú)立電源，這是最佳的選擇；為防止通過(guò)電源耦合而產(chǎn)生的干擾，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)化裝置應(yīng)連接到不同的電網(wǎng)上。如果僅有一個(gè)公共電網(wǎng)，則自動(dòng)化裝置應(yīng)使用隔離變壓器與電源去耦；為了抑制干擾，所有變頻電機(jī)要使用帶屏蔽層的電纜進(jìn)行連接，屏蔽層在低感應(yīng)情況下兩端應(yīng)接到各端所連設(shè)備的外殼等。

4 高溫環(huán)境對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的影響與應(yīng)對(duì)措施

環(huán)境溫度越高，空氣密度越小，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際進(jìn)氣量減少，由于發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)溫度更高，發(fā)動(dòng)機(jī)充氣能力降低，充氣系數(shù)下降，造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，進(jìn)入氣缸的混合氣溫度也高，發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作循環(huán)的溫度也高，而散熱器的散熱效率又低，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于過(guò)熱狀態(tài)。另外，過(guò)熱的發(fā)動(dòng)機(jī)易造成可燃混合氣的早燃。這種不正常的燃燒，更加劇了發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)熱現(xiàn)象，形成惡性循環(huán)。

應(yīng)對(duì)措施：為保證散熱效果，必須使用合格的軟化水；為減少灰塵沙土等影響散熱的因素，定期清洗散熱片；定期檢查水箱水位以及水泵工作狀況確保確保循環(huán)水量達(dá)到要求；定期檢查風(fēng)扇皮帶及皮帶輪，及時(shí)調(diào)整風(fēng)扇皮帶的張緊度；定期檢查風(fēng)扇；定期檢查發(fā)動(dòng)機(jī)房進(jìn)氣口處的濾網(wǎng)是否堵塞；定期檢查渦輪增壓器是否有積碳，葉輪是否卡死；定期檢查節(jié)溫器確保節(jié)溫器正常工作。

5 高溫環(huán)境對(duì)鉆井泥漿泵運(yùn)行的影響與應(yīng)對(duì)措施

在高溫、高泵壓、大排量的生產(chǎn)狀態(tài)下，鉆井泥漿泵過(guò)熱，也會(huì)加速磨損及橡膠密封件的老化變形，造成工況不穩(wěn)、泄露等現(xiàn)象。為了克服這一難題，至少需要采取以下措施：檢查動(dòng)力端油位，至少每天檢查一次；檢查機(jī)架的缸套腔，若有大量泥漿、油污沉淀，應(yīng)加以清理；檢查噴淋泵水箱，水量不足時(shí)應(yīng)補(bǔ)充，水質(zhì)污染時(shí)應(yīng)更換，同時(shí)還需定期清理水箱；高溫時(shí)段，可對(duì)泥漿泵本體定時(shí)噴水降溫。

6 高溫環(huán)境對(duì)油品及密封件的影響與應(yīng)對(duì)措施

高溫使油品的粘度變小，粘度過(guò)低，液壓系統(tǒng)泄露增大，效率降低，甚至液壓系統(tǒng)不能正常工作；高溫使油品氧化作用加劇，污染油品，縮短油品使用壽命；高溫使摩擦部位金屬表面上形成的潤(rùn)滑膜發(fā)生化學(xué)作用分解，潤(rùn)滑膜遭到破壞；常常會(huì)造成鋼和其它有色金屬在油品中的腐蝕加劇，造成零件表面損壞；高溫更容易產(chǎn)生氣泡，油品中的水分高溫汽化，變成水蒸氣，使系統(tǒng)壓力降低，穩(wěn)定性下降；高溫對(duì)液壓及密封件的影響也比較大。

應(yīng)對(duì)措施：確保在高溫環(huán)境下設(shè)備的液壓、潤(rùn)滑系統(tǒng)采用正確的油品標(biāo)號(hào)；液壓系統(tǒng)的工作維持適當(dāng)?shù)妮d荷，不能長(zhǎng)期過(guò)載；定期對(duì)散熱器散熱片進(jìn)行清洗，不要被油及雜物污染，以防塵土附著影響散熱效 果；定期檢查水冷裝置，確保冷卻裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)；保持足夠的油量以利于油的循環(huán)散熱。

參考文獻(xiàn)：

[1]武惠芳，郭芳.電機(jī)與電力拖動(dòng)[M].清華大學(xué)出版社.

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