钻井现场电气设备常见故障诊断与排除方法

薛志勇

（大庆钻探工程公司钻井二公司海外分公司，黑龙江 大庆 163411）

随着钻井现场所应用的电气设备不断更新和发展，其控制模式也从原有的柴油动力、气动控制向着SCR驱动、PLC控制、电控气、交流变频驱动转变，设备进行安装、检查维修、调试工作也更加具有专业性，工作难度不断提高。在实际钻井作业当中，为了保证钻井工作的有序进行，工作人员需要对钻井现场使用的电气设备可能出现的各种故障进行及时的判断和排除，所以，对钻井现场的情况进行梳理，对电气设备常见的故障进行归纳和总结，对排除方法进行研究，具有非常积极的现实意义。

1 钻井电气设备故障诊断和排除的重要性

钻井现场中所使用的电气设备类型和数量较多，通常都需要进行电磁干扰以及雷电、爆炸的防范，其中，最为多见的电气设备包括电动机、照明设备、电焊机等，这些设备都具有自身特有的属性，是在钻井施工中使用较多的重要设备。因此，保证钻井电气设备运行的稳定性和安全性，对设备出现的故障进行诊断和排除具有非常重要的意义。钻井施工过程中，如果钻井电气设备发生故障，施工进度就会不得不延长，使项目进程受到耽误，增加企业运营成本。当前钻井施工企业的经营目标都是经济价值的最大化，也就是电气设备的投入和产出比要最大，因此，为了使钻井电气设备的使用年限有效延长，降低设备出现的损耗，对故障进行诊断和排除具有非常重要的作用。总结来说，对钻井现场电气设备进行故障的诊断和排除，能够有效的促进施工成本的降低，保证企业获得最大的经济效益。

2 钻井电气设备常见故障类型

2.1 设备自身故障

电气设备自身原因造成的故障时钻井现场中常见的故障类型，通常来说，钻井电气设备产品本身和组成元件如果存在质量问题，在长时间的超负荷工作中就会不断的产生磨损，使得故障发生概率不断增加。同时，如果超负荷使用的电气设备在进行元件更换时因为自身元件设计跟标准之间存在偏差，大小尺寸不匹配，那么在进行维修时如果进行配件的更换就会造成设备出现损坏性故障。比如，一些电气设备的开关、刀闸、接地刀等部件在进行过程中操作不到位，没有依据规范化标准进行上油，或者机械转动卡死引起故障的出现，也可能是因为在维修时使用的扳手或者螺丝刀与设备元件尺寸不符，使得拧紧力度不够，留下安全隐患，使得元件在使用中出现损坏。

2.2 人为故障

人为因素造成的钻井电气设备故障在电气设备的出现概率也较高，依据不完全统计结果可以看出，钻井电气设备中由于人为操作失误造成的故障在所有故障中的比例超过了半数，总结来说，人为故障主要分为下面几种情况。（1）当前钻井人员数量不断增加，但是许多作业人员没有依据有关标准考取上岗资格，特别是缺乏一些钻井电气设备的基础知识，在进行电气设备的操作或者施工作业过程中缺乏对电气设备运营特点的了解，对设备运行的机理和内部构成不够熟悉，因此电气设备在出现故障时，缺乏理论依据和实践经验对设备进行故障的排出和诊断，无法保证维修过程中的阿安全性和有效性。（2）许多钻井现场作业人员因为长时间从事相同的工作，在思想上产生了懈怠，缺乏对设备定期检查的主动性，没有依据有关的规章制度和标准流程对设备进行管理，甚至许多人员依据自身的主观经验对设备进行检查和维修，增加了操作失误发生的概率。（3）许多作业施工人员缺乏对故障指令的掌握，在进行检查维修过程中缺乏针对性，操作缺乏目的性。（4）由于在钻井施工过程中，许多电气设备会超负荷作业，长时间的运行会加快设备的磨损，而且钻井作业人员超负荷作业的情况下容易出现操作失误，这些都增加了设备故障出现的概率。

3 电气设备故障诊断和排除原则

（1）先动口后动手。在开展钻井电气设备故障的诊断和排除时，需要对故障出现的经过和具体现象进行询问，针对熟悉程度不高的电气设备，可以先了解其构成和工作机理，依据有关的操作规程进行设备的检查和维修，即使没有组装原图，也可以在拆解过程中进行标记。（2）从外到内进行检查。在进行故障的诊断和排除时要先对设备外部是否存在显著的伤痕进行检查，并了解其检修历史、折旧年限等，然后对设备内部情况进行检查和维修，在进行设备的拆解过程中要确定其属于内部故障才能进行拆卸，避免操作的盲目性造成设备故障更加严重。（3）先进行静态检查后进行动态检查。首先要在设备断电情况下对设备电源开关、开关按钮、保险丝等的工作状态进行检查，在保证都可以正常工作时进行参数的测试，通过电试验、听声观动进行故障位置的判断，然后再进行维修。（4）先进行机械检查然后进行电气检查。故障诊断和排除过程中首先要通过检测仪等一起对机械零件进行检测，确定其接触良好的情况下再检查有关的线路。（5）先进行普遍性检查后进行特殊情况检查。一般情况下，由普遍原因引起的设备故障在所有故障中的比例占到了半数以上，特殊故障通常指的是软故障，这些故障都需要通过仪表和工作经验进行诊断和排除。（6）先进行故障排除后进行设备调试。如果设备出现故障的同时需要进行调试，需要先将故障进行解决，保证设备运行正常后再进行调试。

4 钻井现场电气设备故障的诊断检测方法

4.1 直观判断

这一故障诊断和检测方法是通过维修人员的主观观察对设备故障出现的位置和具体情况进行确定。在故障出现以后，可以通过该观察故障发生时伴随出现声音、火花的位置以及电源焦糊的气味等进行故障位置的判定，因此要对故障出现时的各种异常响动进行观察，从而确定故障方位，此外，可以通过观察电路板的情况，结合不同的电控元件、热继电气等呈现出的表面特点进行综合判断。

4.2 仪表检测方法

假如利用直观判断法无法及时发现故障就可以利用仪表对设备进行全面的检查，通过对数据的有效比较以及仪表的显示从而发现故障问题，这一方法主要包括电压法和短接法等，而使用频率较高的仪表包括万用表、电桥、示波器等。以短接法作为视角来说，钻井故障维修人员利用绝缘导线将可能出现故障的短路位置进行连接，如果这一位置能够使电路恢复正常，则表明这一位置存在短路问题，相反，则表明没有短路问题。电压法是首先对不同点位处于正常情况下的电压和电流进行计算，依据电气供电情况通过仪器对不同点位的电压和电流值进行测量工，依据采集到的数据与理论数值进行比较，从而确定故障所在的位置。

4.3 通过状态现实进行诊断

当前钻井现场使用的电气设备通常都较为先进，不但能够将故障问题进行有效的显示，还能够对实际的诊断数据和诊断位置等数据进行动态更新，将实际诊断的情况进行显示，这一方法是当前钻井现场电气设备故障诊断中采用频率较高的方法，通常应用于观察以及自动故障提醒等效果不够明显的故障诊断当中，在机构较为复杂的故障诊断中得到了大量的应用。

4.4 及时对设备参数进行核对

设备参数的改变对于钻井现场电气设备使用性能的好坏具有直接的影响，同时也会造成不同类型的系统性故障。在钻井现场电气设备制造和设计过程中，尽管已经对设备的可靠性进行了全面的考量，但是也不可避免的会受到外部各类因素的干扰。此外，人为因素造成的设备故障也会造成设备运行参数的改变。在进行钻井现场电气设备故障的诊断和检测过程中，假如无法将实际问题进行及时的解决，可以对设备参数的检测与核对，检查是否是设备参数改变引起的故障。

5 钻井现场电气设备常见故障的排除方法

5.1 初始化复位法

在钻井现场电气设备发出自动警示的情况下开展设备故障的排除可以通过硬件复位或者把系统电源进行开启和闭合操作，从而进行故障的排除，但是假如在设备工作存储位置出现故障，可以开展断电处理，通过对电流、电压的检测实现对故障的排除。在这一类型故障处理的过程中应当特别注意的是要及时的将设备数据进行拷贝，以免由于故障维修而造成数据的丢失和损坏。

5.2 参数修改和程序更正

钻井现场电气设备功能诊断最主要的依据是电气设备的参数，假如参数设定出现问题，就会容易造成设备故障出现概率增加或者设备丧失部分功能，某些状况下还会由于用户存在的程序错误而造成设备停机，这种情况下可以利用快速搜索功能实现对故障的排除，保证设备可以正常工作。参数修改以及程序更正方法具有显著的故障排除效果，需要及时的对参数和数据的改变进行关注与定期的检测，从而及时的了解不同类型的程序更正效果所存在的差异。

6 钻井现场电器设备故障诊断和排除优化措施

6.1 促进工作人员综合能力的提升

企业要定期对钻井从业人员进行培训，组织他们进行有关知识的学习和交流，通过各个井队电气工程师了解设备的工作状态、当前存在的故障问题、下一阶段的工作计划等，各个部门工作人员要对新配备的电气设备的技术标准、安全性、新技术等进行全面的了解，并对设备可能出现的问题以及应对措施进行掌握，通过视频以及图文等方式，加强对工作人员综合能力和专业水平的培养，为后续设备故障的诊断和检测奠定基础。此外，企业设备接收人员在使用设备过程中可能存在临时性思想，缺乏对设备有效对检查维修和保养，公司管理部门要加强对设备使用的检查与考核，如果不按照规定对设备进行维护或者不能定期进行油料的添加，要严格依据有关规范进行处理。

6.2 加强日常设备管理

在设备出现故障以后，要依据有关流程进行恰当的处理，首先，钻井作业人员要主动进行检查和修理，无法解决时要及时向企业机场组进行报告，由现场组机动员到井进行指导和问题的解决，如果无法在现场进行修理和解决，需要向公司机动办公室进行汇报，向设备的生产厂家申请派遣安排专业人员到井处理。设备管理要依据有关的程序进行，要督促钻井设备管理人员积极的进行专业知识的学习，强化自我修理技能，在工作中提高积极性和主动性，改变以往设备发生问题就向机动部门报告寻求解决的思维模式，促进设备管理人员综合水平的提高，为企业节省设备维修所需的费用。

6.3 加强设备隐患排查

企业要梳理设备隐患定期排查和处理的理念，督促各个钻井队依据设备的特点进行定期的换油、维护和保养，并对检查情况进行记录，要对电气设备进行有效的除尘除湿，并进行修理工具、网电装置和驱动装置的配备，依据有关的规范化流程进行操作。在出现问题时要及时的寻求解决，如果设备出现盘刹等具有较高专业性的问题，要安排专业的维修厂家到井进行排查和修理，对于问题较为严重以至于影响到生产安全的设备，需要向上级汇报，制定出合理的更新计划并进行落实。科学有效的安全管理措施，能够为设备运行的安全提供保障，为钻井生产的发展和管理水平的提高奠定基础。

7 结语

钻井现场电气设备运行的安全性对于钻井工作的顺利进行具有至关重要的影响，钻井设备常见故障更是影响工程整体进度的关键性因素，及时有效的对故障进行诊断和排除是促进钻井效率提升的重要手段。因此，在出现故障问题时，需要从实际情况出发，对故障出现的位置和原因进行全面检查，及时的将故障排除，从而保证设备的正常运行。同时，要促进从业人员专业能力和综合水平的提升，通过科学规范的操作方法，不断地进行经验积累，从而快速地对故障进行定位和排除。