14自升式钻井平台升降电气系统教程.docx

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14自升式钻井平台升降电气系统教程

自升式钻井平台升降电气系统

1培训对象：

入职新员工；

2培训内容：

自升式钻井平台升降电气系统

3教学目标：

认识认识自升式平台升降系统的作用、原理、组成，使新员工掌握升降系统电气部分的保养方法。

4重点

自升式平台升降电机系统的操作维护和保养

5培训课时：

5.1理论培训：

2课时

5.2实操训练：

0课时

6了解内容：

自升式钻井平台升降电气系统工作原理：

升降方式的分类：

齿轮齿条式、液压缸升降方式。

7掌握内容（重点）：

自升式平台升降电机系统的操作维护和保养

8实操训练：

9案例

某平台由于升降刹车线圈没有打开，而操作平台升降，造成升降齿轮掉。

某平台由于电机修理时电机转向接反，试运转时把主轴憋断。

10考核：

升降系统保养点及保养方法。

讲义

1概述

我公司钻井平台升降方式分为两类，一类是以南海1号、渤海四号、渤海8号、渤海10号、渤海12号为代表的齿轮升降方式；另一类是以渤海5号、渤海7号、渤海9号为代表的液压缸升降方式。

下面分别论述基于这两种升降方式的电气控制基本原理。

2自升式钻井平台升降电气系统工作原理：

1）齿轮升降方式的电气系统原理

这种升降方式的电气系统比较简单。

通常，在平台的三个桩腿上均匀分布着36套电机，每个电机驱动着一套相应的齿轮系统。

通过控制36台电机同步的正转或反转来达到平台上升/插桩或平台下降/拔桩的目的。

对电机的所有操作控制位于平台的中央控制室内的升降控制盘上，其中包括主控制开关、升降控制按钮、电机过载指示灯、紧急停止按钮、升降功率表和升降监控系统。

为了防止误操作的发生，主控制开关设计成钥匙开关的形式，当开关处于开的位置时系统得电，可以进行平台的升降操作；当开关处于关的位置系统失电，确保升降系统无法工作。

升降控制按钮共有9个分别控制3个桩腿的上升/插桩或平台下降/拔桩以及停止。

每个升降电机内部预埋了热敏电阻用于检测电机是否过载，如果某个电机电流超过设计值热敏电阻将促使操作盘上的相对应的过载指示灯闪烁发光，以提示操作人员。

控制盘上的紧急停止按钮直接串连在主控制开关的控制回路中，当升降平台操作过程中出现任何紧急情况时可以立即按下紧急停止按钮使3个桩腿的所有电机立即失电从而终止平台的升降。

在升降控制盘上有三个最大功率值为800KW的功率表以分别显示平台上升/插桩或平台下降/拔桩过程中每个桩腿电机的输出功率。

这种功率显示对平台升降过程中的故障判断具有重要作用。

升降监控系统的主要功能是能够对升降电机的过载、刹车状况的动态状况进行监控及保护。

该系统由三大部分组成即桩腿处的传感器、桩腿处的数据采集装置和中控室内的数据处理显示系统。

现场传感器包括桩腿电机电流互感器36个、刹车线圈电流互感器36个、平台气隙超声波传感器1个。

传感器的信号送入每个桩腿现场的数据采集器进行就地处理，处理完毕后通过网络总线把数字信号传送到显示终端，避免了模拟信号因长距离传输造成的干扰，保证了电流的准确性。

中控室的数据处理系统采用S7-300作为中央处理单元和液晶触摸屏幕。

这样的系统简洁高效对数据处理及时，系统具有高速的运算处理能力，使系统作用时间控制在10mS级保证了数据的实时处理。

显示系统采用了15“的彩色触摸显示器，同时具备方便的触摸功能。

来自3个桩腿的数据采集器和超声波传感器的的实时数据通过S7-300的处理在显示器上显示出电流实时值、报警状态、保护功能投入状态海水深度、气隙高度或者吃水深度、桩腿入泥深度等。

通过显示器上的触摸功能可以实现电流和刹车电流监控任意切换、设定报警电流值和停车电流值、设定海水深度等。

2）液缸升降方式的电气系统原理

该系统主要由中央控制操作台、桩边控制操作台、液压泵组电动机控制设备、各种行程开关等构成。

总操纵台是操纵液压升降装置动作的主要电气设备，主要包括位置转换开关、上（下）锁销操作开关、主（副）缸伸缩开关等共13个功能开关，它们的功能原理如下：

a.位置转换开关：

它是进行选择操作的场所（是在中央控制室操作还是在液压控制室操作）和操作方法的开关。

其转换位置有6个：

平台上升或下降、放桩、提桩、机侧手动、关闭。

当位置转换上的开关手柄置于上述任一位置时，其相应的指示灯就会亮，以指示其转换工况。

b.上锁销操作开关：

它是进行上锁销（付销）

它是进行上锁销插入和脱开操作。

每个桩边都有一个这样的开关，可以进行各桩腿的单独插入和脱开操作。

将手柄向左侧掰动时锁销脱开；手柄向右侧掰动时，锁销插入操作台上设有的相应指示灯亮，表示锁销已插入和脱开。

c.下锁销操作开关：

它是进行下锁销的插入和脱开操作的，其设置情况、操作方法与上锁销操作开关的操作方法完全相同。

d.主缸伸缩操作开关：

它是进行主缸的伸展和收缩操作的，每个桩腿设有一个这样的开关，可以进行各桩的单独伸展或收缩操作。

将开关手柄向上扳动时主缸伸展；开关向下扳动时主缸则收缩。

e.副缸伸缩操作开关

它是进行副缸的伸展或收缩操作的开关，其设置情况、操作方法与主缸伸缩操作开关完全相同。

f.自动操作开关：

当位置转换开关放置在自动位置（平台自动上升或自动下降、自动放桩、自动提桩）上时，如将自动操作开关手柄向上方扳动，则平台上升一个节距；若向下方扳动，则平台自动下降（或桩腿上升）一个节距，如果要继续上述操作，则需要自动操作开关扳回到停止的位置（即中间的位置）然后在向所希望的方向扳动。

在任何时候，将自动开关扳回到停止位置时则液压升降装置的动作立即停止，平台和桩腿保持在原位置上，所以平台和桩腿能够停止任意中间位置。

如从原位置再扳动自动操作开关手柄到上升或下降位置时，液压升降装置的动作可以继续进行，直到最终状态时即停止。

g.液压油泵电动机起动停止按钮：

它是进行液压油泵电动机起动停止用的按钮。

电动机的运转指示等和停止报警指示灯与按钮组合在一起。

h.应急停止按钮：

按动此按钮，可以使所有液压升降操作立即停止。

i.应急复位按钮：

在应急停止按钮的后面，排除了故障，需要再进行液压升降操作时，必须按动此按钮。

另外在开始接通电源进行液压升降操作时，亦必须按动此按钮。

j.蜂鸣停止按钮：

在应急停止报警后，按动此按钮，可以使蜂鸣信号停止。

k.油泵应急停止按钮：

按动此按钮，可以使全部液压主油泵和锁销油泵电动机立即停止运转。

l.指示仪表：

在总操纵台上装有：

行程指示器……观测各桩腿油压缸的伸缩速度和行程差异，油压缸指示仪表……指示主付油缸上的下腔油压或控制油路的油压；

吃水仪——指示平台的吃水深度；计数器——指示桩腿的节距升降次数。

m.指示灯及报警系统：

在总操纵台上设有各种信号指示灯，以将是液压升降装置的动作。

报警系统是当液压升降装置发生异常现象时，发出警报（警报灯闪光、警报蜂鸣器发响）。

按动蜂鸣停止按钮，则警报蜂鸣器停止发响，警报变成连续灯亮。

如恢复正常时警报灯熄灭。

在各桩腿的液压控制室内都设有一个桩边操作台，它是在总操纵台上的位置转换开关，放在机侧手动位置时（应急停止按钮、呼叫报警按钮、运转准备完了开关不受此限，任何时候都可以使用），相应的进行一个桩腿的操作。

a.上锁销操作开关、下锁销操作开关：

性能及操作同总操纵台上安装的相同。

b.主缸（或付缸）伸展操作开关：

它是进行伸展和收缩操作的，每个桩腿设有一个这样的开关，可以进行各桩的单独伸展或收缩操作。

将开关手柄向上扳动时主缸伸展；开关向下扳动时主缸则收缩。

c.主缸（或副缸）收缩开关：

它是进行的伸展和收缩操作的，每个桩腿设有一个这样的开关，可以进行各桩的单独伸展或收缩操作。

将开关手柄向上扳动时主缸伸展；开关向下扳动时主缸则收缩。

d.液压油泵、电加热器、冷却水泵起停按钮：

它是进行相应桩腿的液压系统电动机、油箱内的电加热器以及冷却水泵电动机的起动和停止。

e.应急停止按钮：

与总操纵台上装的应急停止按钮性能相同，无论在那一个桩边操作台上按动其相应的应急停止按钮时，则全不液压升降装置立即停止动作。

f.呼叫报警按钮：

它是唤起中央控制室操作者注意或者进行通话联系的按钮，当按动此开关时，则总操纵台上的蜂鸣器发出音响和运转准备完了指示灯亮。

g.指示仪表：

在桩边操纵台上装有流量计、温度计……指示油箱内的油温。

h.限位开关检查指示灯：

在桩边操纵台上设有19个检查限位开关接触是否良好的指示灯，液压升降装置工作前，用本指示灯检查限位开关的工作情况。

1到4号桩边的液压泵组电动机及其控制设备相同,每个桩边具有液压主油泵电动机2台型号规格为:

TYPE:

W-DF-280MN-HSCRN:

GE05148YEAR:

2000KW:

110R/MIN:

1480V:

600A:

127HZ:

50TM:

ACMTORIEC34DUTY:

SIINSUL:

FAMB:

50℃RISE:

70KPHACE:

3COS$:

87DEBRG:

6319-C3采用软启动器控制，冷却水泵电机一台，型号为：

TYPE;W-DA132SJ-19KW:

4.0V:

600A:

5.6R/MIN:

1460COS$:

82PHASE:

SICLASS:

FRISE:

80。

除齿轮油泵电动机仅能在液压控制室桩边操作外，其它可以分别在中央控制室总操纵台上，液压控制室桩边操纵台上以及液压泵仓三处进行停止或启动的操作，同时在总操纵台上设有其液压主油泵电动机应急停止按钮，当按动油泵应急停止按钮时，全船四个桩边的上述液压泵组电动机都停止运转。

a）自升式平台升降电机系统的操作维护和保养

升降系统的操作就是通过对升降电气系统的操作完成的，操作人员应当严格按照平台升降操作规程的要求执行升降平台操作。

请注意升降操作规程中的操作前检查内容必须得到严格执行。

在执行平台操作规程之外，下面对操作中的其他要点给予提示：

1）检查电机刹车线圈或液缸电磁阀电缆及接线端子的绝缘，确保电路无断路、无短路。

2）确认各升降电机绝缘良好。

3）校准升降电机超载警报灯的工作电流和检查过载指示灯全部能够正常闪烁；校准液缸行程传感器的有效性和准确性。

4）液缸升降的平台须由两个人同时保持同步操作；齿轮升降操作人员在操作过程中应当时刻关注3个功率表的变化。

5）操作过程中出现任何异常变化包括声音、功率表、传感器指示等，立即通过紧急停止按钮中止升降操作，待排除异常情况后再恢复操作。

6）液缸升降的平台操作有手动操作和自动操作，手动操作可以在中央控制室和桩边控制室进行,前者是遥控手动操作;后者是机侧手动操作.手动操作的升降方法,它主要是按照一定的程序选择操作开关使液压升降装置进行各种动作.由于电气设备与液压升降装置相对各桩腿自成一体,所以每个桩腿又可以进行单独的操作.自动操作在中央控制室进行,在总操纵台上设有一自动开关,分上升停止和下降三个位置,将自动操作开关扳向上升位置,即四个桩腿能同时动作使平台上升,（如扳向下降位置则平台就下降）,平台上升一个节距后,则平台上升（或下降）停止:

若要继续进行平台上升（或下降）则须将自动开关扳回到停止位置,然后在扳向上升（或下降）位置.

应当严格按照平台PMS规定的内容对升降电气系统进行维护、保养与检修。

PMS中对升降电控系统需要维护、保养与检修的内容和周期给予了详细的描述，平台电气人员只要按照PMS给出的指令严格执行升降电气系统就能够得到很好地保持。

下面将升降电气系统PMS中需要重点维护、保养与检修的内容列出：

01.检查外部电缆是否损坏。

30天

02.测电机和刹车线圈的绝缘电阻，作记录。

30天

03.检查系统的加热情况。

30天

04.检查外部设备是否严重锈蚀，损坏和受潮。

30天

05.检查电机的放置情况。

30天

06.拖航前全面检查升降电控系统，并作清洁保养工作。

拖航

07.测量并调整三桩电机扭矩。

拖航

08.打开盖板，紧固所有母线及接点。

365天

09.校核过电流传感器及过载指示系统是否正常。

85A过载。

365天

10.清洁电机控制盘，并检查所有电机的情况。

365天

·齿轮式升降异步电机的检修注意事项：

电机检修时往往要拆下电机的3相电缆，电缆回接时的顺序一定不能搞错，否则会损坏升降齿轮；造成认为的重大事故。

·齿轮升降的平台，电机刹车也是一个容易出问题的部位，电机的刹车要处于良好状态。

刹车线圈的绝缘要良好，线圈的接线要紧固。

·渤海5、7、9号平台桩边配电盘的环境不太好，盘内的湿度比较大，要经常保证内部清洁，干燥。

·渤海5、7、9号平台升降系统的绝缘是影响正常升降的主要问题，经常检查、保养，使之保持电气系统绝缘的正常。

3掌握内容（重点）：

1）应当了解升降系统的机械构成和机械工作过程。

现场的电气师在感性上对升降过程和升降结构掌握后需要学习平台上关于升降系统的机械升降原理方面的资料。

通过对升降系统机械方面原理和运行过程的掌握，可以增强对升降电气系统的理解以及提高升降电气故障的排除效率。

2）特别要提醒的是：

因渤海5、7、9号平台的升降系统相当复杂，它包括了主缸、副缸、上销、下销等。

造成了它的逻辑控制相当复杂、而且一环套一环，环环相套、保护逻辑互相连锁，越连越多；是新电气师学习的重点，需要费更多的时间和精力才能学好。

3）需要熟练掌握平台上所有关于升降电气系统的资料。

资料的内容包括升降电气系统中所有设施的电气参数、功能特性、系统的电气连接图、系统的操作手册等。

对这些资料的内容应当反复研读，为了便于掌握和方便现场排除故障，可以在升降电气控制盘附近张贴系统原理图。

4）将升降电气资料中的所有部件与实际部件进行一一对照，即应当熟悉图纸中所有部件的实际位置。

方便起见可以将图纸上部件的标号标识到实际部件上，这样看到实物非常容易与图纸对应起来，同样打开图纸也很容易想到某个部件的实际位置所在。

4常见故障及排除

平台升降电气系统结构比较简单，其中的电气部件在平台分布范围广泛。

故障易发部位主要集中在电缆的接线端子、刹车线圈的接头、老化电缆处、系统控制继电器、电磁阀等处。

当系统在运行过程中出现故障时，应当根据故障现象，采用机械功能和电气控制原理想结合的方法寻找故障点（故障原因），必要时需要机械师配合电气师根据故障现象共同判断故障点。

在确定了故障点后就很容易处理故障了。

下面给出一些升降电气系统中常见的故障及排除方法：

序号

故障现象

故障原因

解决方法

1

系统有电但所有电机不工作

应急停止按钮按压后没有复位；主接触器没有得电或卡死或辅助触点脱落。

复位紧急按钮；检查修理主接触器及其辅助触点。

2

某个功率表突然与其他两个显示不一致

相应桩腿电机连接的机械传动有卡的现象或有电机刹车抱死

立即停止操船检查相关桩腿的机械传动部分或检查相关电机的刹车系统

3

电机过载指示等闪烁

相对应的电机过载

检查电机轴承或与电机相连接的机械传动部件

4

某电机过载监控失效

监控电机电流的霍耳元件损坏或接线失效

更换霍耳元件或检查霍耳元件的各个接线处

5

桩腿无法收回

副液压缸或主液压缸回收电磁阀卡死或失电

拆解相应的电磁阀或检查电磁阀电压

6

控制室桩腿行程指示没有

桩箱内行程传感器传动链条失效或脉冲编码器失效

检查相应传感器恢复其正常工作

5安全注意事项

检查保养升降系统的时候要断电挂牌

更换内部部件时首先切断电源