劉 龍（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司，河南蘭考 475300）

淺析鉆機(jī)電控系統(tǒng)直流接觸器使用安全性能的改進(jìn)

劉 龍
（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司，河南蘭考 475300）

針對(duì)石油鉆機(jī)直流電控系統(tǒng)中使用的國(guó)產(chǎn)直流接觸器，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)所出現(xiàn)的主觸頭溫度過高等問題，提出改進(jìn)方案或措施。電控系統(tǒng)的正常運(yùn)行驗(yàn)證，國(guó)產(chǎn)直流接觸器性能安全、使用效果好，為國(guó)產(chǎn)化直流接觸器在石油鉆機(jī)直流電控系統(tǒng)中的使用和推廣奠定了基礎(chǔ)。

直流接觸器；改進(jìn)方案；安全性能

1　直流鉆機(jī)電控系統(tǒng)使用直流接觸器現(xiàn)狀

從80年代初期，以美國(guó)ROSSHILL公司為主生產(chǎn)的直流鉆機(jī)電控系統(tǒng)不斷進(jìn)入中國(guó)鉆機(jī)電控市場(chǎng)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，ROSSHILL直流鉆機(jī)電控系統(tǒng)也得到了提升和發(fā)展，同時(shí)，人們對(duì)該直流鉆機(jī)電控系統(tǒng)中使用直流切換接觸器的認(rèn)識(shí)也同樣得到了提高。受崇洋媚外思想的影響，人們總覺得進(jìn)口直流接觸器就是好，于是，限制了國(guó)產(chǎn)直流接觸器的使用和推廣。

到了90年代后期，在國(guó)內(nèi)電氣設(shè)計(jì)工程師的努力下，研制出了性能更為先進(jìn)、調(diào)試更為靈活的全數(shù)字直流鉆機(jī)電控系統(tǒng)（以西門子6RA70為基礎(chǔ)的二次開發(fā)完成），打破了國(guó)外直流鉆機(jī)電控系統(tǒng)的壟斷格局，完全取代了國(guó)外直流鉆機(jī)電控系統(tǒng)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和國(guó)家對(duì)能源的大量需求，國(guó)產(chǎn)石油鉆機(jī)電控系統(tǒng)也得到了迅速發(fā)展，使全數(shù)字直流鉆機(jī)電控系統(tǒng)中使用的國(guó)產(chǎn)直流接觸器獲得了生機(jī)和發(fā)展。

由于國(guó)產(chǎn)直流接觸器加工工藝等問題，使用中難免會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問題，經(jīng)過近10多年的現(xiàn)場(chǎng)使用，國(guó)產(chǎn)直流接觸器的使用安全性能得到了提高，多套直流鉆機(jī)電控系統(tǒng)安全運(yùn)行也證明了國(guó)產(chǎn)直流接觸器使用是可靠的。國(guó)產(chǎn)直流接觸器的大量應(yīng)用，不僅發(fā)展了民族工業(yè)，而且也為國(guó)家節(jié)約了大量外匯。以1套ZJ70D直流控制系統(tǒng)為例（1套直流系統(tǒng)中大約使用24臺(tái)單極直流接觸器）：伊頓6702ED584單極直流接觸器進(jìn)價(jià)為4.5萬元/臺(tái)，而國(guó)產(chǎn)CCZ38-1600-10S 進(jìn)價(jià)1.2萬元/臺(tái)，所以每套ZJ70D可節(jié)約資金為（4.5-1.2）×24=79.2萬元，按國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)80套ZJ70D計(jì)算，每年可節(jié)約資金約80×79.2=6 336萬元，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是相當(dāng)可觀的。

2　直流接觸器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用出現(xiàn)的問題

在正常作業(yè)使用過程中，出現(xiàn)了電控系統(tǒng)中國(guó)產(chǎn)型號(hào)為CCZ38-1600-10S直流接觸器的吹弧線圈溫度太高，在直流側(cè)電流達(dá)到1 000A以上時(shí)，其線圈溫度達(dá)到300℃左右，導(dǎo)致直流柜內(nèi)變流組件溫控系統(tǒng)頻繁動(dòng)作，致使直流柜斷路器跳閘，直接影響鉆井正常生產(chǎn)。

該直流接觸器的設(shè)計(jì)電流為1 800A，由兩臺(tái)1 250A直流接觸器并聯(lián)實(shí)現(xiàn)，各自的主觸頭和吹弧線圈相互獨(dú)立，均流主要靠?jī)蓚€(gè)主觸頭接觸電阻來完成。

3　直流接觸器溫度過高的改進(jìn)方案

為了解決直流接觸器線圈溫度過高問題，經(jīng)研究我們提

方案一：調(diào)整主觸頭間隙，并在直流接觸器柜門前架設(shè)散熱風(fēng)機(jī)。

方案二：在兩個(gè)各自獨(dú)立的直流接觸器主觸頭后端母排上增加并聯(lián)銅排，并在兩個(gè)并聯(lián)的吹弧線圈中間增加分流銅排（見圖1，2所示），然后在調(diào)整調(diào)整主觸頭間隙。

圖1　改進(jìn)方案電氣原理圖

圖2　改進(jìn)實(shí)物圖

4　改進(jìn)效果

對(duì)于第1個(gè)解決方案，對(duì)直流接觸器的主觸頭間隙經(jīng)過了反復(fù)調(diào)整，使兩個(gè)主觸頭的接觸面積接近一致，再回復(fù)安裝到位，加電正常運(yùn)行起來，測(cè)試其吹弧線圈溫度降低不多。后來又在直流接觸器柜門架設(shè)風(fēng)機(jī)加強(qiáng)散熱，還是效果甚微。

實(shí)施第2個(gè)解決方案，在兩個(gè)各自獨(dú)立的直流接觸器主觸頭后端母排上增加并聯(lián)6×40銅排，并在兩個(gè)并聯(lián)的吹弧線圈中間增加分流4×20銅排，然后在調(diào)整各自主觸頭間隙，使各自主觸頭接觸面積基本一致。這樣做的目的：一是消除單個(gè)主觸頭接觸不好引起的單組溫度過高問題；二是減少吹弧線圈的電流。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證直流接觸器使用的安全性能，我們還對(duì)同樣電流等級(jí)的進(jìn)口伊頓6702ED584單極直流接觸器和國(guó)產(chǎn)CCZ38-1600-10S直流接觸器進(jìn)行了直流通電對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：進(jìn)口伊頓6702ED584單極直流接觸器，直流電流1 600A，吹弧線圈溫升31.5K；國(guó)產(chǎn)CCZ38-1600-10S直流接觸器，直流電流1 600A，吹弧線圈溫升35.3K。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：國(guó)產(chǎn)直流接觸器與進(jìn)口直流接觸器在電流使用安全性能上可以媲美。

2012—2013年，該直流接觸器改進(jìn)后，在厄瓜多爾東部亞馬遜盆地SACHA油田、PAM油田順利完成了10口井鉆井作業(yè)，測(cè)到的直流接觸器最高溫度只有50℃，吹弧線圈溫度的劇升問題得到解決，斷路器不再頻繁跳閘，避免了因斷路器頻繁跳閘，對(duì)我們泥漿泵等鉆井主體設(shè)備的損傷。節(jié)約了因?yàn)樘l而停泵，停鉆機(jī)，再由一工況倒至另一工況的時(shí)間。降低了對(duì)電控系統(tǒng)及泥漿泵等鉆井主題設(shè)備的損傷，明顯地增加了鉆井實(shí)效，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

國(guó)產(chǎn)直流接觸器改進(jìn)后，其安全性能得到很大提高，完全滿足了鉆井生產(chǎn)各工況的要求；對(duì)于直流鉆機(jī)電控系統(tǒng)，在使用國(guó)產(chǎn)直流接觸器時(shí)，只要在安裝時(shí)不使主觸頭受力變形，直流接觸器的使用安全性能是可以保證的，可以取代進(jìn)口直流接觸器。

［1］ 宋文博.淺析直流接觸器故障處理及保養(yǎng)［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2012，（1）.

［2］ 劉六五，徐奎.新型直流接觸器設(shè)計(jì)［J］.機(jī)電元件，2007，（1）.

On the Rig Electrical Control System Using DC Contactor Safety Improvements

Liu Long

Domestic oil rig DC DC contactor control system used during normal system operation occurs when the temperature is too high the main contacts and other issues，improve programs or measures submitted through normal operation to verify the electronic control system，and achieved good security，using the results for the localization of the oil rig in the DC contactors DC control system use and promotion of the foundation.

DC contactors；improvement program；safety performance

TE922

B

1003-6490（2016）05-0170-02

2016-05-20

劉龍（1979—），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事石油鉆井工作。出了以下解決方案：