VARCO顶驱变频主电机机械故障分析与预防措施

2018-01-03蒋建华黄建国

设备管理与维修 2017年9期

关键词：顶驱机械故障油封

蒋建华，黄建国

（中国石油集团长城钻探顶驱技术分公司，北京 100101）

VARCO顶驱变频主电机机械故障分析与预防措施

蒋建华，黄建国

（中国石油集团长城钻探顶驱技术分公司，北京 100101）

结合现场VARCO顶驱变频主电机机械故障实例，通过对VARCO顶驱变频主电机结构组成及承载原理的分析，找出使用过程中VARCO顶驱变频主电机发生故障的主要原因，并提出相应的预防措施。

VARCO顶驱；主电机；故障预防

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.22

0 引言

顶驱（顶部驱动钻井装置）是实现安全、高效钻井施工作业的重要设备。中石油长城钻探顶驱技术分公司拥有40多台VARCO顶驱，统计公司近3a来VARCO顶驱的现场故障分类发现，发生的电气和液压故障占比为33%，机械故障占比为67%，而机械故障中主电机机械故障占比最高达39%。结合现场实际情况，分析VARCO顶驱变频主电机（美国瑞恩电气工业公司生产，型号10896A）机械故障发生的原因，提出现场故障处理和故障预防措施。

1 故障现象

VARCO顶驱变频主电机机械故障主要表现为电机轴承处有异常噪声；电机异常振动、温升增加、转子轴下沉、刹车盘下移；电机转矩可能会增大，甚至会磨损轴承室及轴承压盖，严重的情况下会导致转子轴损坏、扫堂，甚至烧毁电机。

2 故障原因

2.1 无法选用到完全理想的轴承

VARCO顶驱变频主电机都是立式安装的，其转子重量全部由上端的深沟球轴承承担，从立式电机本身设计结构来说，不可能选用到完全理想的轴承。VARCO顶驱选用的深沟球轴承可以承受轴向和径向载荷，但不耐冲击，不适应承受过大的轴向载荷的工作环境。

2.2 冲击振动大是主要原因

VARCO顶驱变频主电机故障主要是上部轴承故障。由于顶驱变频电机转子所有重量都是由上部深沟球轴承承受的，且工作环境复杂，在正常钻进过程中伴随有较大的冲击振动，当遇卡震击时可能会造成上部深沟球轴承直接受冲击而损坏。从分析现场电机故障情况来看，上部深沟球轴承故障的主要原因是由于受到大的冲击振动。

2.3 维护保养不合理

现场服务人员往往不太重视对VARCO顶驱变频主电机的日常维护保养，对润滑油品质量、注油标准及要求不是十分熟悉，容易造成漏保或过保，以及选用了不合格的润滑油品，这会加速轴承磨损、增加轴承故障发生的概率。

2.4 其他原因

（1）轴承自然磨损，间隙增大；严重时轴承会完全损坏。

（2）轴承室密封损坏，导致润滑不好，进而加速轴承磨损和腐蚀。

（3）深沟球轴承外侧的卡簧变形或脱落，导致电机转子下沉。

（4）深沟球轴承外轨跑圆有可能磨损轴承压盖。

（5）轴承质量本身有问题，导致轴承损坏或滚珠破裂等。

3 故障处理

VARCO顶驱变频主电机发生故障后，除了井下特殊情况需要外，要立即停止使用主电机并进行修理，以免故障扩大，产生严重后果。

（1）如现场特殊需要，可在不旋转主轴的情况下，进行起下钻作业。

（2）根据现场情况，如不能即时进行修复作业，可先拆下故障电机的小齿轮，再将主电机安装到原位进行单电机作业。

（3）电机轴承跑圆、轴承室磨损和转子轴磨损的变频主电机，必须送生产厂家进行修理。

4 预防措施

4.1 必须严格按照维护保养要求进行维护保养

（1）VARCO顶驱变频主电机的保养周期是电机运转750 h，但对轴承室有OUTLET排污丝堵和无OUTLET排污丝堵的电机，加注润滑脂的量有不同要求。轴承室有OUTLET排污丝堵的电机，加注润滑脂时需要用新润滑脂完全挤出轴承室内的旧润滑脂；无OUTLET排污丝堵的电机，则每次用手动黄油枪加注润滑脂时压5次。并且都要求加注完润滑脂后，在不安装注油丝堵的情况下让电机运转15 min，再装上注油丝堵密封住轴承室，以保证轴承室内润滑脂适量。VARCO顶驱变频主电机部分见图1。

（2）必须使用专用极压黑珍珠润滑脂，不允许替换。

（3）使用专用注油枪，不能混用。