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【摘要】由宝鸡石油机械厂生产制造的ZJ30DB电动钻机，绞车、转盘均采用变频电机单独驱动。在钻机现场运行过程中，可能会出现盘刹液压站系统意外断电情况。这种意外断电，绞车盘刹系统并不能实现自动刹车，而需要依靠司钻的灵敏反映及时采取操作措施进行刹车。如果司钻反应过慢，就会发生下砸倒挂事故，严重威胁钻台作业人员的人身安全。另外，当两台发电机并车运行时突然某台发电机出现意外故障需要紧急停车或解列，但由于机房与钻台司控房之间的联络距离造成可能在司钻不知情的状况下正好在上提游车，如果此时用电负载过大解列一台发电机组很可能会造成憋车，严重时会造成电控线路、电控设备或电气元器件烧损。本文主要针对上述情况研究解决ZJ30DB钻机司控操作系统功能完善与盘刹系统的互锁问题，提出改进措施，以期抛砖引玉彻底解决电动钻机盘刹液压站系统意外掉电及发电机突然解列的问题。
【关键词】电动钻机 盘刹液压站意外掉电 发电机突然解列
1 前言
由宝石生产的ZJ30DB钻机，绞车主刹车采用的为PS65液压盘式刹车。液压盘刹系统主要由液压控制部分和执行机构两部组成。执行机构又分为工作钳和安全钳，两种制动钳都是通过杠杆臂将来自液缸的一个液压力与摩擦块转向相反的方向施加到刹车盘的两个面上而实现刹车。司钻的操作以及各种防碰装置就是通过各种阀件控制液压力达到對盘刹的控制。因此，我们的系统改进正是建立在分析这些阀件工作过程的基础上，以通过电的通断来影响阀件的动作从而达到控制盘刹的功能。
2 盘刹系统电气控制工作原理分析
在ZJ30DB电动钻机系统中，盘刹紧急制动按钮、绞车主电机故障、高度指示仪防碰、过圈防碰、插拔式防碰，这些装置动作都会使盘刹刹车。当这些情况发生时，在电路中相应的开关就会闭合，从而使相应的继电器RL10得电。RL10得电后，其常闭触点动作，使司钻房控制阀箱里面的二位三通电磁阀Y0线圈失电，这时候，一个空气信号送给气控液换向阀10.1，使该阀换向切断主气源，气控阀12复位，实现安全钳制动；同时液控阀14失压而换向，液压油进入工作钳，实现防碰紧急刹车（如图5）。同样，继电器RL13得电，绞车控制阀箱里面的控制滚筒离合的电磁阀Y10线圈失电，滚筒离合放气。
安全钳是在其蝶簧有压力时制动，工作钳刚好相反，在卸去液压时工作。因此，对于液压站掉电无压力时，只能靠安全钳来制动。
3 系统改进措施
3.1 盘刹液压站断电时的改进
在发生防碰之类的紧急情况时盘刹能自动刹住，而盘刹液压站断电后盘刹不能自动刹住，原因就在于系统断电后没有一个信号传给盘刹控制系统，即在我们控制系统中没有一个检测装置。根据上面的分析可知，发生防碰时，负责传递盘刹和滚筒离合气信号的电磁阀Y0、Y10都是失电后才产生作用的，如图1和图4。因此我们可以从盘刹液压站柱塞泵电机主线路上接个旁路，上面引出一个220V的继电器RL15，将RL15的常开触电串在控制阀件上。当盘刹液压站柱塞泵电机掉电时，RL15辅助触头动作，使Y0、Y10失电，这时候使安全钳在蝶簧弹力作用下自主泄压，及时快速实现自动制动，绞车刹住（如图5）。
3.2 解列发电机时的改进
盘刹液压站突然断电情况通过RL15的检测可以解决刹车问题，还有一种情况就是当多台发电机并车运行时突然某台发电机出现意外故障需要紧急停车或解列，但由于机房与钻台司控房之间的联络距离造成可能在司钻不知情的状况下正好在上提游车，如果此时用电负载过大解列一台发电机组很可能会造成憋车，严重时会造成电控线路、电控设备或电气元器件烧损。对于这种情况，有两种处理方式。3.2.1？方案一
在司控房设立一个专用指示灯，在发电房并机柜上与司控房操作板上安装一个并联按钮，当要做出一些紧急停车或者解列发电机时，在来不及与司钻联系时，就按下此按钮提醒司钻进行紧急刹车，司控房的开关用来检验指示灯的好坏，以免灯坏了造成机房发出信号司控房收不到，起不到效果。
3.2.2？方案二
同样是设立一个检测信号，就是在机房发电房并机柜上设置一个按钮，在解列一台发电机的时候，按下按钮，使绞车刹住。在系统断电时，绞车刹住，滚筒离合是否放气，没有影响。这种情况下，一定要保证滚筒及时放气，因为就算绞车刹住了，但绞车电机并没有停止，甚至司钻不知道刹车了，仍然操作手柄，会造成严重的大负荷憋车，所以只要摘掉离合才可以避免。
同样，我们可以从继电器RL15上采取措施，将并机柜上这个按钮的常闭点串接在控制RL15线圈的旁路中。当需要紧急停车时，按下这个按钮，使RL15线圈失电，效果如系统断电一样。
方案一简单，成本低，不需要对系统的控制线路进行复杂的改装，但按下按钮和灯亮到司钻反应存在一个反应时间，不可靠。方案二较为可靠，克服了人员的反应时间不一致性及滞后性，故在本文中建议选择方案二。
3.3 改进后原理图
根据以上的方案，得出改进后的原理图如下：
3.4 改进后系统图说明及论证
当盘刹液压站意外断电时，图5中继电器RL15线圈失电，这时，其辅助触点动作，从而使司钻控制阀箱中控制盘刹气信号的电磁阀Y0线圈失电（如图1）；绞车控制阀箱控制滚筒离合的继电器Y10线圈失电（如图4）。电磁阀Y0动作，将气信号传递给液压盘刹系统的气控阀10.1，切断供给气控阀12的气源，从而经过一系列的动作安全钳将绞车刹住，电磁阀Y10动作，使滚筒离合放气。
当机房遇到紧急故障需要发电机紧急解列停车时，按下并机柜上按钮S0，同样，继电器RL15线圈断电，滚筒离合放气的同时实现绞车盘刹刹车。
4 结束语
在生产现场，本文所述改进措施的可行性仍然有待实践验证。本文对盘刹液压站意外掉电和紧急停车时绞车刹车的系统改进，主要是建立在对系统断电信号的检测上，从而影响控制刹车的各阀件。此外，如果继电器RL15的辅助触点并在紧急停车按钮上，系统断电时使继电器RL10、RL13线圈得电，同样也可以达到控制刹车的效果。
总之，绞车的刹车系统直接关系着设备以及人员的安全，除了完善系统联锁装置外，日常对盘刹系统整体的维护保养、现场操作人员能力提升、设备结构原理培训考核等也是非常关键的，钻井队相关人员要引起高度重视。