ZJ40DBL 钻机西门子变频器维修实例

2020-06-15张川

设备管理与维修 2020年11期

张川

（大庆钻探钻井四公司装备管理科，吉林松原 138000）

0 引言

大庆钻探钻井四公司ZJ40LDB 钻机转盘采用西门子6SE70 变频器驱动，西门子变频器具有调速性能优良、坚固耐用、维修方便等特点。该系列变频器内部有完善的监测功能，在变频器内外电路出现故障时执行断电、停机保护动作，有效保护变频器和电机。但实际应用中变频器外部电路也会出现故障，变频器保护电路无法保护，导致变频器故障。

1 ZJ40DBL 钻机变频器外部控制电路

ZJ40DBL 钻机转盘采用变频器驱动，钻机司钻控制台有变频控制装置，供司钻启停转盘，调速控制。简化的控制电路如图1 所示，电源模块提供直流24 V 和10 V 电源，转盘启停控制接入CUVC 板X101:9 端口，转盘正反转控制接入X101:8 端口，变频器故障复位控制接入X101:7 端口，转盘急停控制接入X101:6 端口，转盘速度控制由电位器提供0～10 V 电压，接入X101:15、X101:16 端口，变频器根据电压大小进行速度控制。

图1 转盘变频器控制电路

2 ZJ40DBL 钻机变频器故障处理

某天，维修人员接到井队电话，报告说转盘变频器无法启动，用微信视频指导现场人员进行初步检查。现场视频显示，变频器上电时PMU 不显示，打开变频柜门后观察CUVC 板，发现控制板有烧损痕迹，现场人员反映有很浓的焦糊味。根据故障现象判断CUVC 板烧毁，现场人员无法解决，需要专业维修人员上现场解决该故障。

维修人员到井队开始维修，由于CUVC 板烧毁，说明一定是由外部高压电窜入造成。这类故障应首先排除变频器外部电路故障，首先检查转盘电机冷却风机电机，当风机启动时，不运转，发电机声音突然增大，检查后发现风机电机接地烧毁（风机采用100 A 断路器直接控制），变频房灯也不亮，检查总电源，发现电源进线L2 相无电压。检查发电机后，发电机主断路器中间触头无法接通，说明断路器损坏，判断风机损坏原因为发电机断路器损坏后，造成电源缺相，又因100 A 断路器无法保护风机电机，造成风机缺相烧毁。继续检查司钻台上转盘控制柜，发现电源模块0 V 端子用导线与控制箱外壳连接（非原厂接线）。高压电窜入的原因找到，即发电机断路器损坏→转盘风机电机损坏（100 A 断路器无法保护电机，电机烧毁后断路器不断电）→钻机主体设备带高压电→高压电经过电源模块0 V 端进入CUVC 板→高压电损坏CUVC 板。

排除外部电路故障后开始维修变频器，根据经验，高压电进入变频器CUVC 板后还可能损坏其他控制板。对变频器控制部分进行拆解检查，发现CUVC 板、EB1 板、IVI 接口板和电源板均有明显烧毁痕迹，图2 为高压电窜入烧毁的控制板。更换损坏的控制板后，由于原来参数没有备份，恢复参数耽误了一些时间，重新设置变频器参数后，完成变频器维修工作。

图2 高压电窜入烧毁的控制板

3 本次维修的经验教训及预防措施

由于钻井生产的特殊性，当设备出现故障时，现场人员为不耽误生产，采取设备临时变更措施，该钻机的转盘电机风机就是因控制保护电路损坏而采用100 A 空开临时控制。变更后没有及时恢复原来电路，造成风机烧毁。因此在设备维修中应恢复原电路功能，如做变更处理，应进行设备变更风险评估，采取对应措施，及时消除隐患。

对变频器控制电路慎重进行接地处理，本次故障的高压电就是电源模块的临时接地线窜入变频器控制板。

设备安装时应进行等电位接线，应使用25 mm2的铜导线对变频房和钻机主体进行等电位连接，如果该钻机有等电位连接，就会避免因电机烧毁接地，设备带电而损坏变频器。

设备调试完毕后，应及时用电脑或操作面板OP1S（6SE7090-0XX84-2FK0）及时备份，以便今后维修时使用。