鉆井泵變頻器故障分析處理

泥漿泵作為鉆井系統不可或缺的一部分，在鉆井系統主要承擔能量轉換的作用，其將傳輸來的電能轉換成液體能量輸出，強迫鉆井液的循環。F-1600鉆井泵的電機為變頻防爆電機，使用西門子變頻器進行控制，能夠實現0～115 SPM平滑運行。

1 設備名稱及主要技術參數

名稱：F-1600泥漿泵

變頻器型號：西門子6SE71變頻器

主要技術參數：電機功率1200kW，電流1300A，電壓600V，功率表因素0.95

2 故障（隱患/改進前狀態）描述

在正常鉆井作用中，啟動1#泥漿泵輔機運行正常，當給定轉速后，電機扭矩變大，瞬間電機停止，泥漿泵變頻器報F025故障，且該故障可以消除，重新啟動后依然出現相同的故障，泥漿泵無法正常運轉。拆除皮帶輪負載端，純電機運行，故障現象還是一樣，排除負載端扭矩原因。

3 處理經過

綜合考慮到西門子6SE71變頻器F025對應的故障為L1相短路或接故障，UCE停機，針對該故障解析，處理故障從短路和接地故障著手，且采用先易后難、先排查外部線路后檢查變頻器的原則，具體檢修過程如下：

①拆開電機端及VFD房端動力線接線，分別測量相間絕緣以及對外殼絕緣，用1000MΩ絕緣電阻表測量發現電機端三相無短路、未接地，VFD接線母排端三相相間未短路、未接地;

②故障F025有可能是CUVC板接觸不良或者檢測有問題，故該MP1變頻器的CUVC控制板，未發現明顯故障或者松動現象;

③排除了CUVC故障，問題指向ICD和IGBT，故拆除三相電容以及阻容吸收板、功率觸發板ICD，檢查三相12塊IGBT，未發現明顯的燒損故障，測量三相二極管之間電壓均在0.273v，I和II相電阻值RCE=738kΩ，而III相下端兩塊IGBT的RCE=368kΩ，與其他幾組IGBT阻值相差太大，懷疑很可能該組IGBT損壞，故更換了III相下端兩塊IGBT，同時考慮到中間II相的觸發板ICD沒問題，故更換II和III相的ICD板。

當重新安裝完成進行測試時，依然報F025，故障未消除，L1相是故障的I相的可能性加大，因為II相和III相之間互換了ICD板，III相更換了兩塊可能有問題的IGBT，故障還是F025，如果是觸發板ICD或者IGBT故障的話，可能便是沒有動過的只有I相了。

因為I相的IGBT沒有問題，如果故障點在I相的話可能性是I相中的ICD板，且II相確定沒有問題，上一步中已經更換II和III相的ICD，故障未排除，故下一步恢復III相ICD，將II相ICD與I相ICD進行更換，并且列出了這樣更換后結果的兩種可能性：

①如果故障F025未消失，證明該故障不是IGBT活著ICD引起的，查找其他可能原因;

②如果有故障，但故障代碼是F026，那證明故障點是I相的ICD板，因為更換了I相的ICD到了II相，轉移了故障點，這樣的結果只要尋找相應的完好的ICD板更換I相的ICD板故障便能解決。

但當更換I相和II相ICD板后故障未消失，還是F025，這個結果便排除了上一步中對ICD和IGBT故障的可能性，且該故障已經不是單相的故障問題，應該是檢測單元處故障導致的。

通過對西門子6SE71變頻器的各檢測控制板的研究以及可能引起該故障的各種可能性分析，可能性的CUVC板、ICD板、IGBT三大部件均被排除，剩下可能性較小的電流互感器，但現場沒有新的電流互感器備件，拆下來檢查電流互感器外觀未發現損壞點，故采取互換排除法進行測試，即T1、T2、T3相互調換，變成T3、T1、T2，并列出三種假設：如果更換后故障還是顯示F025，證明故障與電流互感器無關;如果故障顯示F026，證明故障為T1（即I相的電流互感器）;如果故障顯示F027，證明T2相電流互感器損壞。當互換進行運轉測試時，逐漸給定泵沖后，泥漿泵運

轉正常，當給定90沖時，依然未報任何故障。連接皮帶輪進行負載測試，泵沖SPM 120，泵壓24MPa，持續兩小時，未報任何故障，問題解決，根源是電流互感器性能不良，老化導致，僅僅更換電流互感器相序后解決問題，以后該互感器還有可能引起故障，需要引起重視，新的電流互感器配件到井后需要進行更換，防止出現類似的問題。

鉆井設備的故障分析，主要還是針對相對應的原理進行分析處理，適當的采取排除法、替代法等措施，可以起到事半功倍的效果。對西門子變頻器的各種元件的功能需要有深入的認識，能夠判斷元件的損壞與否，性能優劣造成的現象，有針對性的處理。