淺析鉆機電控系統直流接觸器使用安全性能的改進

劉 龍（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司，河南蘭考 475300）

淺析鉆機電控系統直流接觸器使用安全性能的改進

劉 龍
（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司，河南蘭考 475300）

針對石油鉆機直流電控系統中使用的國產直流接觸器，在系統正常運行時所出現的主觸頭溫度過高等問題，提出改進方案或措施。電控系統的正常運行驗證，國產直流接觸器性能安全、使用效果好，為國產化直流接觸器在石油鉆機直流電控系統中的使用和推廣奠定了基礎。

直流接觸器；改進方案；安全性能

1　直流鉆機電控系統使用直流接觸器現狀

從80年代初期，以美國ROSSHILL公司為主生產的直流鉆機電控系統不斷進入中國鉆機電控市場，隨著國民經濟的不斷發展，ROSSHILL直流鉆機電控系統也得到了提升和發展，同時，人們對該直流鉆機電控系統中使用直流切換接觸器的認識也同樣得到了提高。受崇洋媚外思想的影響，人們總覺得進口直流接觸器就是好，于是，限制了國產直流接觸器的使用和推廣。

到了90年代后期，在國內電氣設計工程師的努力下，研制出了性能更為先進、調試更為靈活的全數字直流鉆機電控系統（以西門子6RA70為基礎的二次開發完成），打破了國外直流鉆機電控系統的壟斷格局，完全取代了國外直流鉆機電控系統。隨著國民經濟的迅速發展和國家對能源的大量需求，國產石油鉆機電控系統也得到了迅速發展，使全數字直流鉆機電控系統中使用的國產直流接觸器獲得了生機和發展。

由于國產直流接觸器加工工藝等問題，使用中難免會出現這樣或那樣的問題，經過近10多年的現場使用，國產直流接觸器的使用安全性能得到了提高，多套直流鉆機電控系統安全運行也證明了國產直流接觸器使用是可靠的。國產直流接觸器的大量應用，不僅發展了民族工業，而且也為國家節約了大量外匯。以1套ZJ70D直流控制系統為例（1套直流系統中大約使用24臺單極直流接觸器）：伊頓6702ED584單極直流接觸器進價為4.5萬元/臺，而國產CCZ38-1600-10S 進價1.2萬元/臺，所以每套ZJ70D可節約資金為（4.5-1.2）×24=79.2萬元，按國內每年生產80套ZJ70D計算，每年可節約資金約80×79.2=6 336萬元，經濟效益和社會效益是相當可觀的。

2　直流接觸器現場應用出現的問題

在正常作業使用過程中，出現了電控系統中國產型號為CCZ38-1600-10S直流接觸器的吹弧線圈溫度太高，在直流側電流達到1 000A以上時，其線圈溫度達到300℃左右，導致直流柜內變流組件溫控系統頻繁動作，致使直流柜斷路器跳閘，直接影響鉆井正常生產。

該直流接觸器的設計電流為1 800A，由兩臺1 250A直流接觸器并聯實現，各自的主觸頭和吹弧線圈相互獨立，均流主要靠兩個主觸頭接觸電阻來完成。

3　直流接觸器溫度過高的改進方案

為了解決直流接觸器線圈溫度過高問題，經研究我們提

方案一：調整主觸頭間隙，并在直流接觸器柜門前架設散熱風機。

方案二：在兩個各自獨立的直流接觸器主觸頭后端母排上增加并聯銅排，并在兩個并聯的吹弧線圈中間增加分流銅排（見圖1，2所示），然后在調整調整主觸頭間隙。

圖1　改進方案電氣原理圖

圖2　改進實物圖

4　改進效果

對于第1個解決方案，對直流接觸器的主觸頭間隙經過了反復調整，使兩個主觸頭的接觸面積接近一致，再回復安裝到位，加電正常運行起來，測試其吹弧線圈溫度降低不多。后來又在直流接觸器柜門架設風機加強散熱，還是效果甚微。

實施第2個解決方案，在兩個各自獨立的直流接觸器主觸頭后端母排上增加并聯6×40銅排，并在兩個并聯的吹弧線圈中間增加分流4×20銅排，然后在調整各自主觸頭間隙，使各自主觸頭接觸面積基本一致。這樣做的目的：一是消除單個主觸頭接觸不好引起的單組溫度過高問題；二是減少吹弧線圈的電流。

為了進一步驗證直流接觸器使用的安全性能，我們還對同樣電流等級的進口伊頓6702ED584單極直流接觸器和國產CCZ38-1600-10S直流接觸器進行了直流通電對比實驗，實驗結果如下：進口伊頓6702ED584單極直流接觸器，直流電流1 600A，吹弧線圈溫升31.5K；國產CCZ38-1600-10S直流接觸器，直流電流1 600A，吹弧線圈溫升35.3K。實驗結果表明：國產直流接觸器與進口直流接觸器在電流使用安全性能上可以媲美。

2012—2013年，該直流接觸器改進后，在厄瓜多爾東部亞馬遜盆地SACHA油田、PAM油田順利完成了10口井鉆井作業，測到的直流接觸器最高溫度只有50℃，吹弧線圈溫度的劇升問題得到解決，斷路器不再頻繁跳閘，避免了因斷路器頻繁跳閘，對我們泥漿泵等鉆井主體設備的損傷。節約了因為跳閘而停泵，停鉆機，再由一工況倒至另一工況的時間。降低了對電控系統及泥漿泵等鉆井主題設備的損傷，明顯地增加了鉆井實效，取得了可觀的經濟效益和良好的社會效益。

國產直流接觸器改進后，其安全性能得到很大提高，完全滿足了鉆井生產各工況的要求；對于直流鉆機電控系統，在使用國產直流接觸器時，只要在安裝時不使主觸頭受力變形，直流接觸器的使用安全性能是可以保證的，可以取代進口直流接觸器。

［1］ 宋文博.淺析直流接觸器故障處理及保養［J］.內蒙古科技與經濟，2012，（1）.

［2］ 劉六五，徐奎.新型直流接觸器設計［J］.機電元件，2007，（1）.

On the Rig Electrical Control System Using DC Contactor Safety Improvements

Liu Long

Domestic oil rig DC DC contactor control system used during normal system operation occurs when the temperature is too high the main contacts and other issues，improve programs or measures submitted through normal operation to verify the electronic control system，and achieved good security，using the results for the localization of the oil rig in the DC contactors DC control system use and promotion of the foundation.

DC contactors；improvement program；safety performance

TE922

B

1003-6490（2016）05-0170-02

2016-05-20

劉龍（1979—），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事石油鉆井工作。出了以下解決方案：