鉆井用電機(jī)故障分析與對(duì)策

胡 彪，魯運(yùn)來，羅 軍，張國(guó)輝

（中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探吐哈鉆井公司，新疆鄯善 838200）

0 引言

隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，鉆井工作中電機(jī)的使用更加頻繁，三相無刷電機(jī)也被使用在石油鉆井工作中，發(fā)揮著巨大的作用，提高了鉆井的工作效率，降低了能源的消耗。作為鉆井中最為重要的動(dòng)力設(shè)備，對(duì)鉆井的工作效率起到?jīng)Q定性的作用。電機(jī)是鉆井過程中關(guān)鍵的設(shè)備，若因電機(jī)故障導(dǎo)致鉆井工作的停止，就會(huì)影響施工進(jìn)度和工程質(zhì)量，也會(huì)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。生產(chǎn)中的安全隱患，不僅增加設(shè)備維護(hù)成本，如果處理不當(dāng)，還會(huì)造成操作人員的身體傷害，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致生產(chǎn)事故的發(fā)生。所以，必須采取必要的措施，減少各類故障的發(fā)生。

1 電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

由于三相無刷電機(jī)，電流可以不轉(zhuǎn)變方向（減少電流的影響），轉(zhuǎn)速較為靈活，每分鐘轉(zhuǎn)速可以到達(dá)幾十萬轉(zhuǎn)，運(yùn)行較為穩(wěn)定，不僅使用時(shí)間較長(zhǎng)，而且維護(hù)與保養(yǎng)也極為方便。此類電機(jī)主要分為兩部分，一個(gè)是定子，另一個(gè)是轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子是圍繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的部件，定子是固定不動(dòng)的部件，其他部分還包括固定底座、機(jī)頂蓋子、冷卻風(fēng)扇、旋轉(zhuǎn)軸承等。電機(jī)通過電磁效應(yīng)使電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，利用逆變器指導(dǎo)電流的導(dǎo)通和關(guān)閉，讓轉(zhuǎn)子在電磁的作用下形成旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的變壓器通過增加控制功率管來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)控。

2 電機(jī)故障情況分析

2.1 故障類型

（1）退化型故障是較為常見的故障之一，是指電機(jī)使用時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致磨損加劇，產(chǎn)生老化脫落的情況，主要原因是對(duì)電機(jī)的維護(hù)與管理欠佳，缺少科學(xué)的設(shè)備維護(hù)機(jī)制。因?yàn)殡姍C(jī)磨損是不可避免的，如果平時(shí)缺乏日常的維護(hù)，就會(huì)導(dǎo)致磨損的加速，甚至是電機(jī)故障而停機(jī)。例如，日常維護(hù)過程中因巡檢人員缺乏責(zé)任心，發(fā)現(xiàn)有電機(jī)老化和磨損現(xiàn)象時(shí)未及時(shí)處理和上報(bào)，甚至存在僥幸心理，再加上缺乏相關(guān)的監(jiān)督機(jī)制，操作人員安全意識(shí)淡泊等，最終導(dǎo)致重大故障的發(fā)生。

（2）損壞型故障是指電機(jī)發(fā)生變形、腐蝕、燃燒等情況；電機(jī)在組裝過程中會(huì)出現(xiàn)螺絲松動(dòng)、軸承安裝偏差、潤(rùn)滑不佳等情況；電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中又會(huì)出現(xiàn)異響、振動(dòng)劇烈、電流變化異常；在維修復(fù)位工作中，也容易導(dǎo)致上述故障的發(fā)生。

（3）自身性能不佳導(dǎo)致的故障。例如，電機(jī)的絕緣性能不佳，散熱性能不良，導(dǎo)致電機(jī)的溫度超過額定的工作溫度，電機(jī)繞組在鉆井工作時(shí)處于潮濕的工作環(huán)境，容易導(dǎo)致耐電能力下降，絕緣失效等現(xiàn)象，所以絕緣防潮方面的問題是導(dǎo)致電機(jī)故障的主要原因之一。

2.2 常見故障

（1）啟動(dòng)故障。電機(jī)通電后不能啟動(dòng)，并且沒有異味和冒煙等情況，出現(xiàn)這種情況的原因可是電源未導(dǎo)通，保險(xiǎn)絲熔斷，或者電機(jī)接線錯(cuò)誤、電流過小等，而導(dǎo)致電機(jī)無法正常啟動(dòng)。解決方法是，首先檢查電機(jī)的電源回路，確保電機(jī)電源處于接通狀態(tài)，其次檢查保險(xiǎn)絲和接線盒，檢查電流與電機(jī)的線路連接是否正常。

（2）制動(dòng)故障。在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)部件出現(xiàn)異響，電機(jī)摩擦一般分為定子和轉(zhuǎn)子間的摩擦、風(fēng)扇與風(fēng)扇罩之間的摩擦、定子或轉(zhuǎn)子內(nèi)部的材料與其他部件的摩擦等，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因通常是泄漏或溫度過高導(dǎo)致潤(rùn)滑劑減少引起潤(rùn)滑不佳，內(nèi)部有雜質(zhì)產(chǎn)生時(shí)也會(huì)產(chǎn)生摩擦異響等問題。當(dāng)開機(jī)有異響出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)電機(jī)中的轉(zhuǎn)動(dòng)部分進(jìn)行逐一排查，增添潤(rùn)滑劑、清理雜質(zhì)或者將磨損嚴(yán)重的軸承進(jìn)行更換。

3 電機(jī)維護(hù)

（1）電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，要對(duì)出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行多角度的分析，例如，出現(xiàn)定子和轉(zhuǎn)子摩擦導(dǎo)致芯片溫度過高，對(duì)絕緣材料造成損壞，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部線路的短路，造成電機(jī)因絕緣失效而燒毀。芯片產(chǎn)生過熱的原因有：軸承出現(xiàn)變形，安裝時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)位，使用過程中因?yàn)樾孤┒鴮?dǎo)致潤(rùn)滑不佳等原因。軸承更換后，需要對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)熱處理，并保持軸承的清潔，補(bǔ)足需要的潤(rùn)滑劑，安裝時(shí)應(yīng)保證軸承安裝到位，不發(fā)生偏差異位。

（2）在鉆井過程中，需要對(duì)電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)，建立完善的養(yǎng)護(hù)機(jī)制，電機(jī)的磨損和故障是動(dòng)設(shè)備中發(fā)生頻率最高的情況，日常養(yǎng)護(hù)的好壞直接關(guān)系到電機(jī)設(shè)備故障發(fā)生率。因此，建立養(yǎng)護(hù)監(jiān)督機(jī)制，不僅需要設(shè)備巡檢人員嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行安裝、調(diào)試和使用，而且需要結(jié)合處理故障的經(jīng)驗(yàn)和方法，科學(xué)的制定電機(jī)維護(hù)保養(yǎng)方案，加強(qiáng)設(shè)備人員的技術(shù)管理，提高操作人員的責(zé)任意識(shí)，降低電機(jī)設(shè)備的故障率。在日常巡檢和養(yǎng)護(hù)工作中要格外注重細(xì)節(jié)，例如，發(fā)現(xiàn)異常情況要及時(shí)上報(bào)，及時(shí)進(jìn)行維修整改，嚴(yán)禁將有故障的電機(jī)設(shè)備帶病上崗，保障鉆井工作的安全運(yùn)行，保證工作效率和質(zhì)量，同時(shí)也要不斷加強(qiáng)員工的技術(shù)水平培訓(xùn)，提高自我學(xué)習(xí)的積極性，優(yōu)化設(shè)備養(yǎng)護(hù)的工作機(jī)構(gòu)，完善各類設(shè)備的檔案資料，將設(shè)備管理列入績(jī)效考核中，激發(fā)全員參與設(shè)備養(yǎng)護(hù)的積極性。

（3）針對(duì)電機(jī)故障經(jīng)常發(fā)生的問題，例如，絕緣方面的問題，需要從源頭上解決，針對(duì)不同的工作環(huán)境和工作條件，更為合理的選擇電機(jī)型號(hào)，如選擇合適的荷載沖擊力，按照絕緣性能的最高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。設(shè)計(jì)和選用更為優(yōu)良的絕緣材料和工藝結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)度和穩(wěn)定性，具備合理的維修和處理結(jié)構(gòu)，提高維修保養(yǎng)的實(shí)效性，從根本上減少電機(jī)故障的發(fā)生概率。

4 結(jié)語

鉆井電機(jī)是油田作業(yè)中的重要設(shè)備，電機(jī)的故障發(fā)生率較高，因此電機(jī)設(shè)備故障排查、維護(hù)是一項(xiàng)綜合性的工作，不僅要掌握鉆井用的電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理，了解電機(jī)的故障類型和常見故障，針對(duì)不同的故障因素，還應(yīng)制定科學(xué)合理的電機(jī)設(shè)備維護(hù)機(jī)制。通過提高操作人員技術(shù)水平和設(shè)備管理意識(shí)，建立鉆井電機(jī)故障考核機(jī)制，達(dá)到降低電機(jī)故障率的目的。

［1］張國(guó)棟,李鳳春.滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)在電機(jī)上的應(yīng)用［J］.中國(guó)設(shè)備工程，2017（5）:78-79.

［2］葉穎廉.直流電機(jī)接地故障處理一例［J］.電世界，2017（3）:53.

［3］馮林.論電機(jī)的日常保養(yǎng)及過載保護(hù)［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2017（4）:230.

［4］翟文濤,聞天宇,張潔.石油鉆井用三相電機(jī)常見故障分析與對(duì)策［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2016（22）:8-9.

［5］陸軍.電機(jī)（動(dòng)）設(shè)備軸承精細(xì)化維護(hù)［J］.石油和化工設(shè)備，2016（10）:87-91.

［6］崔崗.直流電機(jī)換向器異常磨損的原因分析與維護(hù)保養(yǎng)［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2016（8）:124-125.

［7］高俊海.電機(jī)使用在鉆井過程中的重要性［J］.黑龍江科技信息，2016（7）:25.

［8］徐艷侖.直流電機(jī)系統(tǒng)在鉆井中的維護(hù)［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013（6）:247.

［9］朱建山.異步電機(jī)故障診斷方法研究與應(yīng)用［D］.上海:上海海事大學(xué)，2007.

［10］王旭紅.高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷研究［D］.長(zhǎng)沙:湖南大學(xué)，2002.