海上油田钻井电机故障分析与对策

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年10月第32卷第5期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Oct．2010Vo1．32No．5海上油田钻井电机故障分析与对策张春杰(中国石油大学(华乐)石油工程学院，山东东营266555)唐海雄，张俊斌，王跃曾(中海石油(中国)有限公司深iJl1分公司，广东深t¨I518067)王学全，张良(中海油田服务股份有限公司，厂东深圳518067)张宁(中海石油(中国)有限公司深圳分公司，厂东深iJll518067)[摘要]从环境、设计、结构、材料和使用维护等方面分析了海上油田钻井电

2、机绝缘失效导致电机烧坏等故障发生的原因，提出采用改进绝缘、加装盐雾过滤器和改进风道设计等措施提高海洋电机可靠性的措施，在南中国海深水钻井平台现场应用取得了良好效果；应用表明，该方法与措施可为类似海洋电机的选型、使用和维护提供参考。[关键词]电机；绝缘；盐雾过滤器；防护等级[中图分类号]TE921．2[文献标识码]A[文章编号]1000—9752f2010)05—0380—03南中国海自营海上油田钻井设备所使用的电机时常发生烧坏等事故，导致钻井作业中断，设备修理和恢复周期长，由于海上钻井高昂的综合作业日费，造成了重大经济损失。笔者结合多年海洋钻井设备现场管理的经验，从环境、设计、结构、材

3、料和使用维护等面分析了海上油田钻井电机绝缘失效导致电机烧坏等故障发生的原凶，结合亲历的几次钻井电机烧坏故障分析和整改过程，提出采用改进绝缘、加装盐雾过滤器和改进风道设计等措施提高海洋电机可靠性的措施，现场应用取得了良好效果。该方法与措施可为海洋电机的选型、使用和维护提供参考。油田钻井电机故障表现海上油田钻井电机包括钻井绞车、转盘、顶驱和泥浆泵主电机。电机单台额定功率在500～1000kW之间。电机冷却方式分为水冷(淡水冷却空气，空气闭式循环冷却电机)和强制风冷2种。．电机水冷方式的系统较为复杂，使用较少(在一些钻井平台上使用)；强制风冷方式结构较为简单，应用也占绝大多数。采用强制风冷的

4、钻井主电机风机从外部安全区吸人冷风，经电机后端进入，风冷却电机绕组后再从前端出风口排出。这种开式的结构，其本体的防护等级一般为IP44。部分厂家为解决前端轴承的散热问题，在前端盖上还开有散热孔，其防护等级仅有IP23_l1～]。典型的风冷钻井电机，故障形式主要表现为：①电机散热问题导致电机温度过高；②电机的防潮性能降低；③电机绝缘性能下降。2油田钻井电机故障原因分析通过对电机的工作环境、电机原厂绕组防潮保护等级、电机的绝缘材料等进行分析化验，认为影响电机性能的主要原因有：1)海上油田钻井电机的工作环境海洋石油平台处于潮湿、空气带有盐雾的环境，尤其是南中国海、东海海域，在雨季空气湿度超达

5、90，空气中的湿气和盐分含量高，对电机绝缘层的影响大；当[收稿日期]20lo—o7一l0[作者简介]张春杰(1972～)，男，1994年重庆石油学校毕业，工程师，硕士生，现主要从事海洋钻完井技术和管理工作。学兔兔www.xuetutu.com第32卷第5期张春杰等：海上油田钻井电机故障分析与对策电机绝缘遭到破坏，绝缘低于安全值时，启动电机易造成电机烧毁。’2)电机原厂绕组防潮保护等级一般海洋钻井电机在出厂配置了一个220V200W的空间加热器，以保护电机在潮湿环境中的绝缘，其基本原理是当电机停止运行后接通加热器电源，加热电机腔体内空气，使电机内部温度高于外部环境温度，当电机内温度高于设

6、定值和电机运行时自动切断加热器的电源。而在实际使用中，这种空间加热器的作用有限，究其原因，主要是电机前端和后端均为敞开式结构，加热器产生的热量很快就通过对外通道和电机壳体散掉，无法形成热聚集；另外，配置的空间加热器功率小，电机内与环境温度几乎无差别，难以达到加热除潮去湿的效果。3)电机的绝缘材料油田钻井电机的绝缘性能较差，绕组的机械性能和耐电性能不足是电机绝缘失效的主要原因。一些油田电机在设计和制造中为了降低成本，或由于电机厂的制造设施和工艺能力不够，导致绕组绝缘层间存在气隙，云母带中的云母含量低，绕组散热能力下降。电机在使用中绕组抗冲击振动能力低，在盐雾、潮湿的气候环境中，绝缘层寿命

7、短。4)电机的维护管理海上钻井主电机作为钻井关键设备的原动机，现场的设备维护管理人员一般都能按维护保养规程定期的检测和维护。但钻井操作人员则相对缺少专业设备知识，对钻井电机结构了解不够，一些不良的工作方式往往造成雨水或污水进入电机内绕组导致电机绝缘低，在设备和场地清洁时，雨水和污水(甚至海水)被吸入电极内部，污水也易从电机前端进入电机，造成电机的绝缘下降。3改进措施3．1钻井主电机绝缘设计和选型由于海上油田钻井电机的工作环境较差，载荷冲击和突变