北石顶驱操作手册5.docx

北石顶驱操作手册5.docx

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北石顶驱操作手册5

1.1.1管路系统

液压管线用于连接液压源和阀组，共三路油管，即高压输出，低压回油，及泄漏油路。

回油路经10μ过滤精度的回油过滤器以后再进入油箱，泄漏油则直接回油箱，即没有背压存在。

液压管线包括以下部分：

地面液压管线、井架液压管线。

各阀组之间及与油缸，马达等执行元件之间，采用软管联接，便于安装和拆卸。

2操作程序

顶部驱动装置的使用，应当由具有相应资格和经验的并接受过培训的人员进行操作。

在操作前应当仔细阅读本手册以及相关技术文件。

2.1启动前的检查

上述人员以及接近系统设备的其他人员，应当接受钻井操作和钻井安全知识的培训，使用手套、服装等适当的防护用品。

如顶驱初次安装、井位变换或长期停机，请参考《顶驱安装调试手册》进行设备调试。

正常开机前必须检查如下项目：

1）查看设备运转记录，了解前一个班作业过程中设备有无异常现象。

2）检查减速箱油箱液位，液位不可过高或者过低，液位低时参考《维修保养手册》进行加油。

3）检查液压系统油箱液位及过滤器。

4）对每日应加润滑油（脂）的润滑点进行加油。

5）检查液压油有无泄露。

6）检查液压软管情况。

7）检查鹅颈管及接头有无损坏。

8）目测顶驱悬挂电缆有无缠绕，电缆接头有无松动。

9）检查安全锁线及安全销是否缺损。

10）检查背钳钳头锁止销及螺栓。

11）检查背钳钳牙的磨损状况。

12）检查主轴防松装置有无螺栓松动。

13）除顶驱外其它设备是否正常。

2.2

电气系统的启停

2.2.1启动系统

启动电气系统前，应当确认机械部分和液压系统已经准备就绪，仔细检查电气系统，检查项目包括：

1）检查确认机械和液压系统准备就绪。

2）检查电气系统控制柜和司钻操作台的操作元件和仪表，使其处于初始状态。

（见《电气手册》附录一）

3）按下【复位/静音】按钮3秒钟，测试司钻操作台所有指示灯。

将PLC/MCC柜面板上的【系统总起】开关扳到“开”位置，驱动系统进入就绪状态，“总起准备好”指示灯闪烁，整流器开始运行。

延时后对应的整流柜主空开闭合，600V主电源通入整流器，司钻台给出使能信号后，逆变器启动，顶驱装置进入就绪状态。

系统就绪之后，“总起准备好”指示灯和司钻操作台“就绪”指示灯常亮。

来自司钻台的启动信号将使逆变器启动。

系统处于其他状态时，【系统总起】操作无效。

在系统运行状态，操作【系统总起】开关会造成故障停机。

2.2.2停止系统

停止系统的程序如下：

1）将司钻操作台钻井【转速设定】手轮回零位，【旋转方向】开关扳到“停止”位，司钻台启动信号去掉后，逆变器停止工作，顶驱装置停止运行。

2）将【系统总起】开关扳到“停止”位置，系统给整流器停止信号，然后延时断开主空开，系统停机。

主空开断开后，方可切断电源。

2.3液压系统的启停

✧本地启停液压系统

在液压站（本地）启动液压系统的程序如下：

1）将液压站【泵选择】开关指向“A泵”或“B泵”，选择相应的泵。

2）将液压站【电源】开关扳到“ON”位置。

3）当液压站“控制电源”指示灯亮时，操作【液压泵】开关到“启动”位置，所选择的液压泵将启动，面板上相对应的运行指示灯亮。

此时如果通讯正常，司钻台的“液压源运行”指示灯亮。

在液压站（本地）停止液压系统的程序如下：

1）将液压站的【液压泵】开关扳到“停止”位置，液压泵停止运转，相应指示灯灭。

2）液压源长期闲置时，将液压站【电源】开关扳到“OFF”位置。

液压站在本地启动权限高于司钻台远程控制。

在检修时必须断开电源开关，确保人身和设备安全。

液压站在本地控制模式。

操作【急停】开关，液压站不会停止。

✧司钻台启停液压系统

通讯正常时，通过司钻台，异地启停液压系统的程序如下：

1）将液压站【电源】开关扳到“ON”位置。

2）通过液压站操作面板上的【液压泵】开关，选择A泵或者B泵，相应的“泵选择”指示灯亮。

3）将液压站【泵启动】开关扳到“自动”位置，将液压泵站的启/停设为异地控制方式。

4）通过司钻操作台上的【液压源】开关，控制所选泵的运行。

扳到“运行”位置，将启动液压泵。

扳到“停止”位置，将使液压泵停止运行。

5）液压源长期闲置时，将液压站【电源】开关扳到“OFF”位置。

液压站在远程控制模式。

操作人员按下任一【急停】开关，将停止液压站的运行；如果工况需要液压站工作，可以就地起停液压站。

2.4

主电机加热

顶驱装置主电机加热器电源正常且主电机未运行时，可以通过PLC/MCC柜门上的【电机加热】开关，启停加热器，通过PLC/MCC柜的加热器指示灯指示运行状态。

PLC系统正常时，加热器与主电机连锁。

如果在加热器工作时启动主电机，加热器将自动停止运行。

主电机运行时，不能启动加热器。

如果外界长期降雨或顶驱装置较长时间未运行,在启动顶驱装置之前，应先加热两台主电机，以保证其干燥和绝缘性，从而保证主电机能正常安全地工作。

2.5主电机冷却风机

顶驱装置的冷却风机装在主电机上端。

司钻操作台的【风机】开关扳到“开”位置，将直接启动主电机风机。

【风机】开关扳到“关”位置，停止主电机风机和驱动柜风机，但是在主电机运行状态，不管【风机】开关位置如何，风机均不会停止。

【风机】开关扳到“自动”位置时，顶驱系统启动时，自动启动主电机风机；顶驱系统停止运行后，风机延时后自动停止。

2.6

司钻操作台

2.6.1钻井模式

开始进行钻井操作之前，应当正确启动系统，并使系统处于如下状态：

位置

按钮或开关

状态

司钻操作台

【刹车】

“自动”

司钻操作台

【液压源】

“运行”

司钻操作台

【回转头锁紧】

“松开”

司钻操作台

【吊环回转】

中间位置

司钻操作台

【吊环倾斜】

中间位置

司钻操作台

【IBOP】

“开”

司钻操作台

【辅助操作】

“关”

司钻操作台

【风机】

“开”或“自动”

司钻操作台

【操作选择】

“钻井”

司钻操作台

【旋转方向】

“停止”

司钻操作台

【上扣扭矩限定】

零位

司钻操作台

【钻井扭矩限定】

零位

司钻操作台

【转速设定】

零位

液压源子站

【电源】

“ON”

液压源子站

【液压泵】

“自动”

液压源子站

【冷却风机】

“自动”

执行如下步骤：

1）确认液压泵运行正常。

通讯正常时，司钻操作台“液压泵运行”指示灯常亮。

2）通过上位监控系统，选定转速范围。

3）操作【电机选择】开关到A、A+B或B，根据需要选择主电机。

4）【钻井扭矩限定】手轮缓慢离开零位，设定为需要的扭矩。

5）将【旋转方向】开关扳到“正向”位置。

6）【转速设定】手轮缓慢离开零位，主电机按手轮给定转速正向旋转。

【转速设定】手轮零位且系统未运行时，【操作选择】开关动作有效，否则无效。

【转速设定】手轮零位且系统未运行时，【旋转方向】开关动作有效，否则无效。

【转速设定】手轮零位、【旋转方向】开关“停止”位且系统未运行时，【电机选择】开关有效，否则无效。

当电机选择或操作选择误动作时，给出3秒钟声音报警，无灯光报警；恢复正常之后，声音消失。

本手册中提到的【转速设定】、【钻井扭矩限定】和【上扣扭矩限定】手轮回零位或手轮在零位，指的都是该手轮旋转到其位置的最左端，此时手轮无输出值。

启动主电机时，为确保设备安全，钻井扭矩限定值不宜过高。

可在主轴旋转后，增加钻井扭矩限定值。

启动主电机前，必须确认刹车状态与钻井扭矩限定值是否正确。

2.6.2

钻井模式下的反转操作

正常情况下，钻井模式是不允许进行反转操作的，但是为了处理一些复杂工况，顶驱装置提供了反转钻井操作，需要在上位监控系统上进行简单的设置。

开始进行反转操作之前，应当正确启动系统，并使系统处于如下状态：

位置

按钮或开关

状态

司钻操作台

【刹车】

“自动”

司钻操作台

【液压源】

“运行”

司钻操作台

【回转头锁紧】

“松开”

司钻操作台

【吊环回转】

中间位置

司钻操作台

【吊环倾斜】

中间位置

司钻操作台

【IBOP】

“开”

司钻操作台

【辅助操作】

“关”

司钻操作台

【风机】

“开”或“自动”

司钻操作台

【操作选择】

“钻井”

司钻操作台

【旋转方向】

“停止”

司钻操作台

【上扣扭矩限定】

推荐：

零位

司钻操作台

【钻井扭矩限定】

推荐：

零位

司钻操作台

【转速设定】

零位

液压源子站

【电源】

“ON”

液压源子站

【液压泵】

“自动”

液压源子站

【冷却风机】

“自动”

执行如下步骤：

1）确认液压泵运行正常。

通讯正常时，司钻操作台“液压泵运行”指示灯常亮。

2）通过上位监控系统，选定转速范围。

登录后，操作设定画面中的【进入倒扣模式】按钮，可设定进入钻井模式下的反转操作。

设置成功后该按钮变为红色。

3）操作【电机选择】开关到A、A+B或B，根据需要选择。

4）【钻井扭矩限定】手轮缓慢离开零位，设定为需要的扭矩。

5）在【转速设定】手轮零位且系统未运行时，【旋转方向】开关选择反向旋转。

6）【转速设定】手轮缓慢离开零位，主电机按手轮给定转速反向旋转。

7）不需要倒扣功能时，应在WinCC的设定画面中通过【退出倒扣模式】按钮及时退出倒扣模式，红色消失表明退出成功。

使用钻井模式下的反转功能时，注意钻井扭矩的设定值。

防止钻杆松扣造成事故。

2.6.3上卸扣操作

开始上/卸扣操作前，应当正确启动系统，并使系统处于如下状态：

位置

按钮或开关

状态

司钻操作台

【电机选择】

“A+B”

司钻操作台

【刹车】

“自动”

司钻操作台

【液压源】

“运行”

司钻操作台

【回转头锁紧】

“松开”

司钻操作台

【吊环回转】

中间位置

司钻操作台

【吊环倾斜】

中间位置

司钻操作台

【IBOP】

“开”

司钻操作台

【辅助操作】

“关”

司钻操作台

【风机】

“开”或“自动”

司钻操作台

【操作选择】

“钻井”

司钻操作台

【旋转方向】

“停止”

司钻操作台

【上扣扭矩限定】

零位

司钻操作台

【钻井扭矩限定】

零位

司钻操作台

【转速设定】

零位

液压源子站

【电源】

“ON”

液压源子站

【液压泵】

“自动”

液压源子站

【冷却风机】

“自动”

2.6.3.1上扣操作

1.立根上扣：

执行如下步骤：

1）确认液压泵运行正常。

通讯正常时，司钻操作台“液压泵运行”指示灯常亮。

2）旋转【上扣扭矩限定】手轮设定上扣扭矩值。

3）【旋转方向】开关扳到“正向”位置，【操作选择】开关扳到“旋扣”位置。

此时系统切换到正向旋扣工作方式，系统以固定转速和固定转矩正向旋扣。

。

4）当系统保持5kNm输出时，正转方向不动，【操作选择】开关扳到“扭矩”位置时，系统将按照上扣扭矩限定值自动完成上扣工作。

2.单根上扣：

执行如下步骤：

1）确认液压泵运行正常。

通讯正常时，司钻操作台“液压泵运行”指示灯常亮。

2）旋转【上扣扭矩限定】手轮设定上扣扭矩值。

3）操作【回转头锁紧】开关到“锁紧”位置，进行锁紧操作，“回转头锁紧”指示灯亮则表示锁紧操作完成。

在进行背钳操作之前，须完成锁紧操作。

4）【旋转方向】开关选择“正向”位置，【操作选择】开关选择“旋扣”模式。

此时系统切换到正向旋扣工作方式，系统以固定转速和固定转矩正向旋扣。

5）旋扣结束后，确认回转头锁紧，然后左手按下【背钳】按钮，同时【操作选择】开关选择“扭矩”工作方式。

此时，系统切换到上扣工作方式。

首先背钳夹紧，延时后系统以手轮给定的上扣扭矩限定值上扣。

动作背钳之前,必须先确认回转头锁紧操作已完成。

即接近开关检测到插销已插好信号,“回转头锁紧”指示灯亮,此时锁紧操作完成。

进行上扣动作时，需观察“扭矩”表，确认实际上扣扭矩达到手轮给定的上扣扭矩限定值。

6）观察扭矩表达到设定值后，左手松开背钳，右手【操作选择】开关扳到“钻井”位置，上扣操作完成。

7）【回转头锁紧】开关扳到“松开”，让插销回到松开位置，“回转头锁紧”指示灯灭后表示松开过程完成。

2.6.3.2卸扣操作

1）确认液压泵运行正常。

通讯正常时，司钻操作台“液压泵运行”指示灯常亮。

2）操作【回转头锁紧】开关到“锁紧”位置，进行锁紧操作，“回转头锁紧”指示灯亮则表示锁紧操作完成。

在进行背钳操作之前，须完成锁紧操作。

3）【旋转方向】开关扳到“反转”位置。

动作背钳之前,必须先确认回转头锁紧操作已完成。

即行程开关检测到插销已插好信号,【回转头锁紧】指示灯亮,此时锁紧操作完成。

4）按下【背钳】按钮，同时操作【操作选择】开关到“扭矩”位置。

背钳首先动作夹紧钻柱接头，延时后系统以不超过最大能力75kN.m的转矩值反向旋转。

当系统转速高于给定转速时，装置自动停车。

左手松开背钳，右手离开【操作选择】开关，卸扣动作结束。

装置在扭矩工作方式运行时，松开背钳按钮或松开【操作选择】开关，PLC系统将使驱动装置停止运行。

5）【操作选择】开关选择“旋扣”模式。

此时系统切换到反向旋扣工作方式。

系统以固定转速和固定转矩反向旋扣。

6）当钻柱接头完全松开后，【旋转方向】开关扳到“停止”位置，【操作选择】开关扳到“钻井”位置，系统停止运行。

7）【回转头锁紧】开关扳到“松开”，让插销回到松开位置，锁紧指示灯灭后表示松开过程完成。

旋扣运行时，旋转方向开关误操作或电气故障2时，驱动系统转速和转矩给定值降为零，装置停止运行。

2.6.4

回转头锁紧操作

液压源系统启动后,操作司钻台【回转头锁紧】开关可以实现回转头的锁紧和松开

操作。

顶驱装置在进行背钳操作前应先操作【回转头锁紧】开关,通过液压机构完成回转头锁紧操作。

操作【回转头锁紧】开关到“锁紧”位置,此时回转头会作小幅度的旋转,然后插销机构动作,如果插销行程到位，“回转头锁紧”指示灯亮,锁紧操作完成。

如果指示灯没亮,则【回转头锁紧】开关扳到“松开”位置,然后重新进行锁紧操作,直到“回转头锁紧”指示灯亮。

完成锁紧操作后,才可以进行背钳夹紧操作。

回转头锁紧与吊环回转操作互锁，锁紧后吊环回转操作无效。

背钳操作必须在回转头锁紧操作完成并确认之后进行,以充分保证设备和人身的安全。

2.6.5吊环操作

液压系统启动后，在确保回转头锁紧装置松开后，操作司钻台【吊环回转】开关可以控制吊环正转或反转。

司钻台【吊环倾斜】开关可实现吊环前倾和后倾的控制。

吊环回转操作与吊环倾斜不能同时操作。

按下【吊环中位】按钮，吊环将回到中位。

进行此操作时，一定要注意防止吊卡碰撞钻具。

在进行吊环回转操作之前,必须确保回转头锁紧已松开,否则回转操作无效。

当上位监控系统选择“吊环回转与倾斜互锁”这一程序连锁时，进行吊环倾斜操作之后，必须首先按下【吊环中位】按钮，延时几秒后，才能进行吊环回转操作。

回转头锁紧操作与吊环回转操作互锁。

进行回转锁紧操作时，吊环回转操作无效；进行吊环回转操作时，回转头锁紧操作无效。

司钻操作台【辅助操作】开关位于“开”位置，且辅助操作盒使能指示灯亮时，操作辅助操作盒相应开关可同样实现上述功能。

辅助操作盒操作与司钻台操作互锁。

吊环倾斜油缸的最大承重为2吨，吊装钻铤等过重物体时，必须保持吊环在“中位”状态，即吊环倾斜油缸处于不出力状态。

2.6.6井控和IBOP操作

顶驱装置停止状态下，可以通过【IBOP】开关控制IBOP动作。

发生井喷等紧急情况下，按下【井控】开关，进入井控状态，系统动作顺序如下：

●启动液压泵（液压站需设置为自动状态）

●停止泥浆泵（给出干接点信号，需要与泥浆泵的控制系统连接）

●快速停止驱动装置

●关闭IBOP

按下【井控】开关后，在执行下列步骤之前，不允许进一步操作：

1）将司钻台【转速设定】手轮回到零位，【旋转方向】开关扳到“停止”位置，【操作选择】开关扳到钻井位置。

2）PLC/MCC柜上的【系统总起】开关扳到“关”位置。

3）排除紧急情况，确认系统无故障报警。

4）按下司钻台【复位/静音】开关使扬声器静音，然后再次按下该按钮复位并解除井控状态。

5）PLC/MCC柜上的【系统总起】开关扳到“开”位置，重新启动装置。

在进行测井等作业时，为了保证IBOP不会夹断井下电缆，可通过PLC柜【IBOP锁定】钥匙开关，锁定IBOP在“禁用”位置。

具体操作步骤如下：

1）将司钻台【IBOP】扳到“开”位置，打开IBOP。

2）将PLC/MCC柜上的【IBOP锁定】扳到“禁用”位置，锁定IBOP。

3）测井等作业结束后，将PLC/MCC柜上的【IBOP锁定】扳到“使能”位置，IBOP可通过司钻台【IBOP】开关控制。

在进行测井等作业时，为了保证IBOP不会夹断井下电缆，操作PLC柜【IBOP锁定】钥匙开关，锁定IBOP在“禁用”位置。

IBOP禁用之后，司钻台【IBOP】开关无法关闭IBOP，如发生紧急情况请操作【井控】开关。

测井等作业结束，为保证IBOP可靠控制，须将PLC/MCC柜【IBOP锁定】扳到“使能”位置，IBOP可通过司钻台【IBOP】开关控制。

2.6.7急停操作

系统出现紧急情况需要紧急停止时，操作人员可就近按下任意一个【急停】按钮，顶驱系统所有设备快速停机。

按下【急停】按钮后，在执行下列步骤之前，不允许进一步操作：

1）司钻台【转速设定】手轮回到零位，【旋转方向】开关扳到“停止”位置，【操作选择】开关扳到钻井位置。

2）PLC/MCC柜上的【系统总起】开关扳到“关”位置。

3）排除紧急情况，确认系统无故障报警。

4）复位【急停】按钮。

5）按下司钻台【复位/静音】开关使扬声器静音，然后再次按下该按钮复位并解除井控状态。

6）PLC/MCC柜上的【系统总起】开关扳到“开”位置，重新启动装置。

2.6.8“故障/报警”

故障分为4类：

1）装置故障：

驱动装置本机故障，系统急停。

2）通讯故障：

PROFIBUS现场总线任一子站通讯中断（选择EL电气通道时，顶驱本体子站通讯中断不报故障），系统急停。

3）电气故障1：

进线柜主空开、辅助电源空开、I/O电源、司钻台控制电源、急停等故障，系统将紧急停车。

4）电气故障2：

UPS进线电源，液压站电源等，系统将自动按照正常停车状态降速停车。

司钻台上装有3个“故障/报警”指示灯，通过亮、灭、闪烁三种状态组合，分类显示故障或报警信息。

如下图所示：

H1

H2

H3

报警分类

顶驱状态

闪烁　

灭

灭

报警

其他报警

闪烁

编码器报警

闪烁

灭

失压报警

闪烁

主电机超温

亮　

灭

灭

通讯故障

其他通讯故障

闪烁

逆变器通讯故障

闪烁

灭

整流器通讯故障

闪烁

本体站通讯故障

灭　

亮

灭

装置故障

其他装置故障

闪烁

整流器故障

闪烁　

灭

逆变器故障

闪烁

制动单元超温故障

灭　

灭

亮

电气故障

其他电气故障

闪烁

辅助电源故障

闪烁　

灭

急停

闪烁

风机电源故障

系统发生故障或报警时，扬声器发声。

故障停机之后，操作人员应将司钻台【转速设定】手轮回到零位，【旋转方向】开关扳到“停止”位置，【操作选择】开关扳到钻井位置，PLC/MCC柜上的【系统总起】开关扳到“关”位置。

故障或报警发生后，按下【复位/静音】按钮，将使扬声器静音，“故障/报警”指示灯保持当前状态。

操作人员可以从上位监控系统中的“报警记录”画面，查看报警原因和在线帮助，采取相应措施。

报警原因消除之后，再次按下【复位/静音】按钮，系统复位并且“故障/报警”指示灯灭。

2.7

特殊操作

2.7.1编码器切换

当编码器发生故障时，工控机的上位监控系统会给出相应的文字报警提示。

此时，可操作【编码器切换】开关，依靠另一台编码器信号工作。

具体步骤如下：

1）将司钻台【转速设定】手轮回零，【旋转方向】开关扳到“停止”位，【操作选择】开关扳到钻井位置，系统【系统总起】打到“关”位置。

2）扳动一号逆变柜上的【编码器切换】开关。

3）操作PLC柜面板【系统总起】开关到“开”，系统总起，装置进入就绪状态。

此时，请及时更换编码器或排除故障。

应定期（不超过两周）进行编码器切换，使两个编码器交替运转，确保其性能可靠。

单电机工作时，推荐使用同一台电机上的编码器。

2.7.2无编码器运行

当系统2台编码器全部发生故障时，可操作【无编码器运行】开关，系统切换到频率控制方式（无编码器运行）。

具体步骤如下：

1）将司钻台【转速设定】手轮回零，【旋转方向】开关扳到“停止”位，【操作选择】开关扳到钻井位置，系统【系统总起】打到“关”位置。

2）扳动PLC/MCC柜上的【无编码器运行】开关，系统切换到频率控制方式（无编码器运行）；系统自动检测实际控制方式之后，PLC柜上的“无编码器运行”指示灯亮。

3）操作PLC柜面板【系统总起】开关到“开”，系统总起，装置进入就绪状态。

此时，请及时更换编码器或排除故障。

系统在无编码器运行状态，转矩控制精度降低，且无法完成上、卸扣操作，为确保驱动系统性能可靠，应及时修复损坏的编码器。

2.7.3通过电气通道操作

2.7.3.1启动PLC旁路操作

当PLC/MCC柜中的CPU发生故障不能正常运行时，应采取PLC旁路操作模式，但应尽快地更换新的CPU以保证在较短时间内恢复正常工作，具体操作步骤如下：

1）将【系统总起】开关扳到“关”位置，司钻台所有开关复位到初始位置。

2）将PLC/MCC柜上的【操作模式选择】开关扳到“旁路”位置，使系统切换到PLC旁路操作模式。

3）将液压站【液压泵启停】开关扳到“启动”位置。

4）将【风机】开关扳到“开”位置，启动主电机风机。

5）【系统总起】开关扳到“开”位置，驱动装置就绪。

6）确认冷却风机启动之后，【旋转方向】开关扳到“正转”或“反转”位置，主电机启动，主轴以固定转速按所选转向运行。

此模式下须手动操作刹车、液压泵及液压站冷却风机，“自动”位置无效。

2.7.3.2停止PLC旁路操作模式

停止此操作模式的具体操作如下：

1）故障恢复后，将【旋转方向】扳到“停止”位，装置停止运行。

2）先将司钻台所有开关复位到初始位置，然后【系统总起】打到“关”位置，再将【操作模式选择】开关打到“自动”位置。

3）启动CPU，系统恢复到正常状态。

在PLC旁路操作模式下，可以进行简单的电磁阀操作。

这种方式下，主轴可以旋转，但顶驱装置只能按系统内部设定的转速和扭矩运行。

在PLC旁路操作模式下，系统完全脱离CPU工作，程序中所有的互锁、报警和保护等功能都将不能实现。

在PLC旁路操作模式下，系统无安全连锁，操作人员必