2 Varco TDS-11SA顶驱液压电气技术实用手册000 - 图文

VARCO TDS-11SA 顶驱

电气故障的诊断与维护技术研究 顶驱作业技术服务公司

概 述

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VARCO TDS-11SA顶驱是美国VARCO公司利用交流变频技术、配备两台400马力交流钻井电机的顶部驱动钻井装置。这种800马力的顶驱可以产生37500英尺·磅 （约5175公斤·米） 的钻井扭矩和55000英尺·磅（7590公斤·米）的上扣扭矩，并且可以产生500吨的提升力。

TDS-11SA液压系统设计在顶驱本体上，结构紧凑，可在标准的41.5米（及以上）井架内安全安装、运行。由于顶驱装置是机电液一体化、集成度很高的高技术产品，该类型顶驱的液压系统又设计在本体上，因此其系统调试、操作和维护检查维修就是一项非常重要的工作。

VARCO TDS-11SA顶驱的工程特点：

1、用整立柱钻杆钻进，减少2/3的接单根时间，降低了钻井风险。 2、能够立柱划眼和倒划眼，钻柱可以顺利取出缩紧井段，降低了复杂时率、避免了卡钻事故。

3、提下钻若遇复杂井段，顶驱可在任何高度回接钻杆进行泥浆循环、划眼，提高了钻井工程的安全性。

4、可进行无级变速和上、卸扣扭矩控制，满足了钻井工程的需要。 5、具有顶部液动旋塞，可以任何高度实现钻具内关闭和打开，提高了井控安全。

6、顶驱装置是实现套管钻井技术的配套设备。

7、顶驱钻井装备是实现水平井、丛式井、山前构造复杂安全钻井最理想的设备。

VARCO TDS-11SA顶驱的设备特点：

1、交流电机没有电刷，没有电弧装置，降低了维护费用及工作量，

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增加了作业安全性；

2、本身带有液压系统，不需要单独的液压装置和液压回路，减少维护；

3、两台交流电机、整体式水龙头、液压系统在一起，是现在顶驱行业中结构最紧凑、轻便的成套顶驱设备，但是相应的维修空间减少，对可靠性要求更高；

4、在钻井工程中，顶驱吊环可前后控制摆动，降低了钻工的劳动强度，提高了工作效率。

由于顶驱具有这样的特点，主要使用在重点井和复杂井的勘探开发中，而重点井和复杂井的钻井工艺对顶驱作业的连续性和可靠性要求较高。而液压和电气系统故障的快速诊断和排除，就成为作业连续性的关键。因此本手册重点叙述顶驱液压、电气方面的原理、结构、常见故障及判断方法，可以帮助使用者更清楚、快速地了解、掌握VARCO TDS-11SA顶驱的液压系统、电气系统的使用维护和现场维修知识，更好更安全可靠地为钻井工程服务。

VARCO TDS－11SA顶驱电气系统的安装、调试、操作和维护修理，需要具有一定机械、电气技术基础和经验的合格人员担任。

安 全 提 示

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VARCO TDS-11SA顶驱集机械、电气、液压知识于一体，结构紧凑，在维护维修操作过程中如果稍有不当，就会对人体、设备造成伤害，甚至于发生严重的人身、设备、工程事故。因此，每一名具体工作人员在从事维护或者修理前，应熟知、遵守本安全提示内容。

1. 开始工作前，断开所有相关的动力源，禁止带电作业，包括：不要

带电打开具有高电压处的安全遮挡物、不要带电维修和拆除任何电气元件、不要带电插拔电缆插头，不带压拆卸液压管线等。 2. 绝对禁止设备处于运转状态或者半动状态进行维护和修理工作。 3. 不要在有可燃气体环境下带电打开接线箱或司钻操作台。 4. 在整流器运行或直流母线电压降到安全范围以下（DC24V）前，不要

试图更换直流母线与逆变器之间的直流保险，否则会危及人身和设备安全。

5. 需要对整流器或逆变器或电机进行维修时，请断开进线电源空气开

关。

6. 整流器和逆变器不能用高阻表检测绝缘，否则高测试电压会损坏设

备。

7. 每台电机和控制箱必须正确连接到PE母排或PE线上。

8. 禁止解除任何软件和硬件中的安全连锁！必须解除时，在排除故障

后，要尽快恢复功能允许的旁路连锁。

9. 禁止非专业人员修改整流器和逆变器中的设置参数，否则可能损坏

机械或电气设备。

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10. 在温度大于40℃，湿度大于95％或有凝露时，在启动空调降温、降

湿前不要启动驱动器或其他控制电源。

11. 系统主电源意外断电半小时以上重新上电时，必须确认电气柜内无

凝露。

12. 从事液压系统维护、检查、修理工作，必须确认液压系统压力和温

度在允许的工作范围之内，在释放系统残余压力时应当采取预防措施，采用卸压阀或者其他相应手段。

13. 在进行维护或者修理工作时，断开并且锁上液压、电气部分的控制，

并悬挂警示牌。

14. 戴手套、眼镜等合适的保护用具。

15. 当变频系统停用时间超过1年时，给变频系统重新上电前，要对变

频系统进行充电。

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第一章 液压系统故障查询

第一节：液压系统的基本原理结构

液压系统完全安装在顶驱之上，无需地面设备及管线。液压电机

功率10马力，转速1800转/分，电源为60Hz,380V交流电，驱动两台液压泵及整个液压系统。其中一台为定量泵，驱动一台低速液压马达，液压马达再驱动齿轮箱体里的润滑油泵，供润滑系统循环齿轮油。另一台为变量泵，为系统控制管汇总成（MANIFLOD）提供动力源。系统控制管汇总成（MANIFLOD）上安装有各种电磁阀，压力阀和流量控制阀。同时系统控制管汇（MANIFLOD）还装了3个液－气储能器。司钻通过司钻操作台上的控制器就能够控制系统控制管汇（MANIFLOD）上的电磁阀，从而实现动力旋转头、吊环、动力刹车、遥控内防喷器、平衡液缸、背钳及锁销的功能。

顶驱润滑齿轮油储存在顶驱水龙头内，由齿轮箱体里的润滑油泵通过油道输送到各润滑部位进行润滑。液压油盛装于一个密封的不锈钢油池内，由管线联结到变量泵，再输送到各液压执行机构。油池固定在两台主电机之间，并装有过滤器和液面计。液压系统与顶驱固定在一起，顶驱搬迁位移时不需要将液压油抽空或重新加注，即减少工作量，又能保证油质。

液压系统一般包括：液压泵、液压油箱、液压管汇、畜能器、电磁阀和液缸以及保护阀件组成，如：单向阀、定量控制阀、平衡阀、逻辑阀、减压阀，卸压阀等阀件。如图：

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液压系统原理图

图1－1

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液压系统各压力变化及影响概况

序 压力号 点 1 PF 压力值 压力变化影响 应对措施 检查、调整RV2阀达到额定值 检查、调整UV1阀 400psi 低于400psi,齿轮箱润滑不良 系统压力如不正常，顶驱液压系统不能正常工作，损坏零部件 系统卸载压力，如不卸载，损坏储能器 2 PV 2000psi 3 4 5 6 SA CB B9 B1 2200psi 1300psi 190psi 2000psi 检查、调整RV1阀 立柱上跳功能，不正常将损坏钻具 检查、调整PCC阀 平衡液缸压力，同上 刹车系统工作压力，必须大于1400psi 检查、调整STR阀 检查、调整SV1阀 7 8 9 C1 C2 B8 1500psi 1500psi 2000psi C1、C2应一致，如不相同，吊环工检查、调整CB1阀 作不同步，损坏液压元件 检查、调整CB2阀 吊环不回中位，关闭时应为100psi,旋转头不工作 在背钳启动时，应大于75psi,否则CV5单向阀无法打开，背钳不工作 检查、调整SV8阀 10 C5 150psi 检查、调整CV5阀 11 B5 400psi 压力不足，定位销不工作导致旋转检查、调整SV5、 头不能定位，背钳不工作 背钳工作时压力应为2000psi,否则不能夹紧钻具 压力低，背钳将无法回位或回位缓慢 T-10阀 检查、调整CV5、 PC5阀 检查CNEL、AR5 12 CP 2000psi 13 CR 500psi

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第二节 IBOP执行机构故障诊断

一： IBOP执行液缸原理图:

低压时，IBOP处于开启状态，此时A4=500psi，B4和C4≤100psi时。当关闭IBOP时，液缸压力升高，B4和C4=2000psi

图1－2

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二：系统测试

图1－2是IBOP执行机构液压回路图，IBOP通常时开启状态。进行压力检测时,IBOP闭合,A4压力低于100PSI。IBOP开启时，A4压力上升至2000PSI，B4和C4 处压力下降到500PSI。

三：常见故障诊断

故 障 安全阀泄漏 执行机构不正常工作 转动时出现异常 振动或晃动 连杆芯套或执行机构芯套磨损 凸轮滚子磨损磨损 减压阀阻塞 液缸不动作 储能器未充压 系统无压力 检查机械部分，检查减压阀 原 因 内部元件磨损 措 施 检查垫圈或磨损零件，修理或更换 修理或更换滚子和支架 测试压力，调节或更换减压阀 测试压力，并按要求充压 检查液压系统

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第三节：吊环倾斜液缸故障诊断

一：原理简述

图1－3是吊环倾斜液缸液压回路图。SV6电磁阀控制二个液缸及保持管汇压力。当电磁阀SV6控制吊环倾斜机构至鼠洞方向时，E6处压力升高，吊环向鼠洞方向移动。当SV6电磁阀控制吊环至钻井位置时，G6处压力升高。

吊环“悬浮”电磁阀SV8，使液缸卸压，吊环移至进口位置，从而使吊环处于“悬浮”状态。 系统测试：

对于整个回路，在主管汇上无需进行调节设置。但对于四个“负荷保持阀”则需要成对调节，两个用于调节杆端，两个用于调节活塞端，这样可以保持吊环运行同步。

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二： 吊环倾斜机构液压回路

图1－3

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三：倾斜液缸测试步骤

1. 在控制台，操纵吊环倾斜到鼠洞位置。当SV6阀动作后，液缸

向鼠洞方向完全伸出。

2. 当液缸完全伸出后，在TP口处为2000psi。

3. 操纵系统平衡位置，观察压力下降。在安全阀CBCA处调节压

力到接近1000psi。

4. 两个液缸均有活塞杆和活塞减压阀，在TP和FL处压力均为

1500psi，以使液压系统压力平衡。调节安全阀CBCA和CWCK，使其压力均为15000psi。活塞安全阀的压力在活塞全部伸出时设定，活塞杆安全阀的压力在活塞完全收回时设定。

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四：常见吊环倾斜装置故障诊断

故障 吊卡不能伸至鼠洞、井架工位置。 当控制阀松开后，吊环位置 不稳定。 ①B8处压力未降到100psi以下。 ②控制（开）单向阀阻塞或卡住。 ③液缸密封失效。 ④压力保持单向阀压力设置变化或卡住开启或有杂质。 吊环不能回 检查，如果刁滑倾斜，则到井口中心 说明时电路故障；如果吊自由位置。 环不倾斜，则说明是液压故障。 吊环不倾斜 二侧吊环 运动不协调

电磁阀未动作。 检查电磁阀。 检查液压系统。 用电磁阀上的手动检测扭检查电磁阀和接头或更换可控 （开）单向阀。 更换可控 （开）单向阀。 更换密封。 调节或更换压 力保持安全阀。 原因 定位卡位置不正确 措施 调整 压力保持阀设定不正确。 四个阀调节至1500psi。 14

第四节：平衡机构故障诊断

一：平衡机构工作原理

图1－4是平衡机构液压回路图。预充900psi的储能器和单向阀CV3使液压系统保持压力状态。

有一个手动三位换向阀，用于设定平衡机构三个模式――安装（rig-up）、运行（run）、关闭（shut down）。在安装模式中，压力作用在XC和（预）充压力阀上，使两个液压缸伸出，以方便液压缸拉杆在大钩耳环上。

在运行模式（run）中，液缸压力约为1600psi，TDS－11S将被提离大钩的接触点，其重量由液缸承受。

弹跳功能由SV9阀控制，在平衡机构处于运行（run）模式时，弹跳功能开关处于“on”位置，平衡机构的压力增加300psi，将TDS-11S和钻柱提离大钩。

在关闭（shut down）模式中，液压系统的储能器将保持泄压状态。

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二：平衡系统液压回路

图1－4

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三：平衡系统的测试：

平衡机构工作期间，CB处压力1600psi，其承载负荷为13620千克。调节承载负荷步骤如下：

一）模式开关转到运行（RUN）模式，将压力控制阀PCC反时

针旋到最低。

二）在B9处测试压力，此处压力应当为“0”。 三）侧CB处压力，观察顶驱在大钩处的位置。

顺时针调节PCC阀，在CB处观察压力表，直到顶驱刚好脱离大钩，此时，将压力回调25psi，时顶驱提环座回到大钩上。

弹跳功能测试：

“弹跳”功能正常运行时，平衡机构需要承受13620千克负荷，CB处压力大约为1800psi。所增加的300psi的压力是SV9电磁阀提供的。压力调节的步骤如下：

一） “模式”旋钮置于运行“RUN”激活模式和打开上跳开关，测

量BC和B9处压力，反时针调整SJR安全阀到最小。

二） 顺时针调节SJR阀，使CB处压力缓慢增加，直到提环脱离

大钩（此时顶驱用吊卡带一根立柱）。

注意：缓慢调节SJR阀，使CB处压力稳定。

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四：常见平衡机构故障诊断 故障 原因 措施 检查液缸，修理或更换密封。 无液压 SV9电磁阀不动作 测试压力，调节减压阀 检查电器和液压功能，安要求更换或修理 PCC阀不动作 安全阀不动作 储能器压力低 “弹跳”功能同上 不起作用

更换阀门 更换 充压 同上 平衡机构不液缸损坏，密封泄漏 工作

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第五节：动力旋转头马达

一：动力旋转头液压回路原理图：

图1－5

二：基本工作原理：

动力旋转头的转动方向由三位换向阀控制。“自动归位”功能由“程序控制器”完成，使动力旋转头回到设定位置。

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三：系统检查：

用控制台上的动力旋转头旋扭检查动力旋转头的旋转方向是否正确。动力旋转头的转速是由不可调节流阀控制的，其扭矩由安全阀限制。

注意：A或B处最大压力为1600psi（承载时）。当动力旋转头空载转动时，这个压力应低于1600psi。锁销工作时，该压力必须达到1600psi。

四：常见动力旋转头马达故障诊断

问题 原因 措施 电磁控制阀SV2或安全阀检查、修理或更换阀门。当电磁阀卡住 发出指令时观察压力是否变化，如果没有变，可以手动控制电磁阀上的检测扭。 注意安全！ 电磁阀SV2未通电 检查电路接头和电磁阀。 液压马达磨损或齿轮破更换马达。 损 锁销处于锁持状态 调节安全阀。 机械故障 检查和修理。 换向阀不能换向 检查左、右压力，更换该阀。 液压管线破损 更换管线。 换向阀卡住或安全阀设测试压力并检查换向阀，如果必要，定压力改变 调节安全阀。 传感器故障 更换传感器。 如果马达转动正常，旋转检查控制系统。 头不能回位的原因可能是控制系统故障造成 平衡阀设定值改变 调节四个平衡阀，使其压力一致。 旋转头不转动 旋转头不能回位吊环运动不同步

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第六节 定位销液缸和背钳液缸

一：基本原理：

锁销液缸和背钳液缸得动作是互相关联和相对复杂的，锁销液缸的特别之处在于多一个开口，这个开口可以起到一个阀门的作用。但锁销液缸和背钳液缸不动作时，锁销处于冲压，回缩状态，背钳液缸也处于回缩状态（压力500PSI）。

当控制背钳工作时，锁销将动作并卡住大齿圈。开始动作时，锁销可能会错过对应的齿圈上的某一个孔。此时，控制系统会使旋转头脉冲转动，直到锁销进入定位孔，C5处立即达到最大压力，并控制CV5阀打开，使背钳冲压动作。

当控制背钳松开时，背钳松开，锁销自动跳出定位孔。 二：锁销机构液压回路的调节

1） 在液压缸旁边有一个安全阀，通过调节安全阀的压力来限制锁销

同大齿轮的摩擦力。

注意：在锁销嵌入定位销之前，动力旋转头会慢慢旋转。 2） 为调节锁销作用在大齿轮表面的摩擦力，通过手动操纵电磁阀

SV5时锁销轻轻顶住大齿轮表面，然后调节安全阀的设定值。当锁销伸出后，测量B5处压力，安全阀压力为200PSI。 3） 当电磁阀SV5断电后，测试C5点压力，调节AR5减压阀压力到

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500PSI。

三 锁销机构液压回路的测试

图1－6是锁销和背钳液缸液压回路图，锁销和背钳未动作时，C5＝2000PSI，B5<100PSI, CP<100PSI, CR=500PSI。

当手动按电磁阀SV5上的检测钮时，锁销液缸上的小孔处压力上升，这个压力由一个直径为0.031英寸管线连接的减压阀控制，以防止锁销在进入定位孔前作用在动力旋转头大齿轮圈表面压力过大。

此时，B5压力为200PSI(由安全阀限定)，G5<100PSI，CP和CR<100 PSI。一旦锁销进入销孔，C5处压力增加到最大并控制CV5阀打开，此时B5压力为2000PSI（迫使阀CV5打开），G5<100PSI，CP=2000PSI，CR<100PSI。

当电磁阀SV5断电，锁销液缸回缩，同时背钳松开。整个回路返回到初始状态。

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四：定位销液缸和背钳液缸原理图

图1－6

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五：常见定位销液缸和背钳液缸故障诊断 故障 原因 电磁阀不能启动或压力阀设定不正确 BC和C5端口压力有不正常的变化，说明 锁销无法启动 电磁阀存在存在故障 如果压力变化正常，可能是管线，若定位销液缸失效 措施 检查电磁阀和压力并重新调整 更换方向控制阀 检修管线或定位销缸 锁销作用齿轮盘压力过大 背钳液缸不能启动 压力阀没有启动或设定不正确 液缸压力是否过低或没有 液缸损坏 检测压力 检测压力并重新调压 检修液缸或更换 注意：为了向背钳回路提供足够压力，C5端口压力应达到2000PSI，G5端口压力应小于100PSI.如果满足上述要求,CP端口压力应由小于100PSi升至2000PSI,如果不行，检查管线，旋转连接器和背钳液缸 清洁或检修ONEC阀 当背钳启动时，CR端口压力应为CP端口的2.7倍.当钳牙卡住钻杆时,CR端口压力应小于100PSI,如果压力不降低，请检查ONEC阀是否受到污染. 清洁检修ONEC阀 锁销锁定后背钳液 缸不能启动 检查C5端口压力,更换 控制阀失效 CV5阀或重新检查阀汇 总成

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第七节IBOP执行机构

一：IBOP执行液缸原理图:

图1－7

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二：系统测试

图1－7，IBOP执行机构液压回路图，IBOP通常时开启状态。 进行压力检测时,IBOP闭合,A4压力为2000PSI。IBOP开启时，A4压力上升至2000PSI，B4和C4 处压力下降到500PSI。 三：常见IBOP执行机构故障诊断

故障 安全阀泄漏 原因 内部元件磨损 执行机构不正常工作 转动时出现异常振动或晃动 措施 检查垫圈或磨损零件，修理或更换 检查机械部分，检查减压阀 连杆芯套或执行机构芯套磨损 凸轮滚子磨损磨损 修理或更换滚子和支架 减压阀阻塞 储能器未充压 液缸不动作 系统无压力 测试压力，调节或更换减压阀 测试压力，并按要求充压 检查液压系统

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第八节：平衡系统

一 平衡系统与立柱上跳原理

图1－8中一个三位手动控制阀分别使平衡液缸处于rig-up,run和shut down模式。在rig-up模式，系统压力作用于XC和预充阀，使液缸伸展。在液缸伸展后，可以安装系统提环。在run模式，可实现平衡功能。此时液缸工作压力为1600psi，用以实现将TDS-11SA顶驱提离大钩。

立柱上跳功能由电磁阀SV9控制。当手动阀置于“run”位置，并启动立柱上跳开关时，系统将增加300psi的压力将顶驱与钻具提离大钩。

在shut down模式，液压系统将释放系统蓄能器及平衡液缸蓄能器中的压力。

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二：平衡系统与立柱上跳原理图

图1－8

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三：平衡系统检测

当进行平衡系统操作时，将产生约30000磅的提升力，此时在CB端口可测得压力为1600psi，请按如下步骤进行测试：

1．

将位于液压管汇下方的平衡发置于“run”模式。将压力控制阀PCC设为最小（逆时针方向拧到底）。

2． 3． 4．

测量B9处压力应为0psi.

测量CB处压力，注意观察顶驱与大钩得相对位置。 顺时针调节压力阀PCC，同时观测CB端口压力，一旦提环与大钩分离，即将压力调低25psi使顶驱停留在大钩上。

立柱上跳功能检测

在执行立柱上跳功能时，将产生33000磅的提升力，CB端口压力值为1800psi。在正常操作压力上增加的300psi压力是由SV9电磁阀来控制的。请按如下步骤进行测试：

1． 将平衡阀设为“run”模式，同时启动立柱上跳开关，测量

CB和B9端口压力。将SJR压力阀逆时针设为最小值。 2． 调节SJR压力阀缓慢升高CB端口压力，直到提环能在顶驱

承载着一个立柱的情况下与大钩分离。

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四 常见故障诊断

故障 没有平衡功能 原因 液缸损坏，密封泄漏 没有液压 解决方法 检查液缸或更换密封 检查压力并调节压力阀 电磁阀SV9没有启动 检查电子和液压功能，如果损坏请更换。 PCC不能启动 压力阀不能启动 蓄能器预充压力过低 没有立柱上跳功能 液缸损坏，密封泄漏 没有液压 更换控制阀 更换 向蓄能器充压。 检查液缸或更换密封 检查压力并调节压力阀 电磁阀SV9没有启动 检查电子和液压功能，如果损坏请更换。 PCC不能启动 压力阀不能启动 储能器预充压力过低

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更换控制阀 更换 向蓄能器充压。

第九节：主电机刹车

一：主要原理：

主马达刹车的弹簧使刹车保持松开状态，制动时液压系统压力达到1400psi，并由减压阀使这一压力保持不变。刹车的动作是由电磁阀控制的。 二 系统检查：

检查时，将“自动刹车”旋扭扳到“ON”位置（司钻控制台上），在B1位置装上压力表，其压力应当是1400psi。如果低于这1400psi，则应当对减压阀PC1进行调节，使其达到1400psi。“自动刹车”开关扳回到“OFF”时，其B1处压力应当很低。如果压力仍然高，这可能是电磁阀故障。

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三 主马达刹车液压回路原理图

图1－9

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四 常见故障诊断

故障 原因 措施 刹车不能松开 换向阀卡住 阀门或管线堵塞 刹车未完 全松开 机械故障 杀瓦上有液压油 检查该阀，必要时更换。 检查或更换阀门或管线。 机械维修。 检查是否漏油，如果是，则修理。 刹车不能加 紧或打滑 液压不足或不能稳定在减压阀PCI堵塞或需要1400psi 调节或更换。 换向阀SVI卡住（B1处测更换阀或检查电信号。 压） 刹车动作迟 缓（发出信 号后）

附 液压系统图例

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液压油杂质过多 减压阀故障 更换液压油。 更换该阀。 图例1

描 述 电 磁 阀 手动阀 （转） 泵 变量泵 定量泵 2位4通（单线圈） 图 例 参 考 编 号 SV1,SV4,SV5, SV8,SV9 SV2,SV6 2位4通（双线圈） 3位4通 MV RV2,A2R,B2R,SJR RV1 调压阀 标准阀 放空阀 差动卸载阀 UV1 减压阀 PC1,PC4 卸压阀 PCC 单向阀 CDF,CTF,CV2,CTR, CDR,CXCD,CV1,CV2 预充阀总成 34

图例2 描述 单向阀 关继动 开继动 图例 参考编号 CKCB(吊环倾斜) CA6,CB6,CV3,CV4 (背钳钳体) PC5 丝堵 丝堵 定流量控制阀 CV1 节流管 平衡阀 3通（内溢流） 英制 CBCA(吊耳倾斜回路) 4通（外溢流） CWCK(吊耳倾斜回路) 逻辑短节 标准短节 LA6,LB6,LC5,LODC 带指示短节 见预充阀总成 快速接头 35

图例3 描述 无短路过滤器 图例 参考编号 见润滑回路 见回油液路 带短路过滤器 手动关闭阀 恒温控制阀 润滑油回路 压力开关 润滑油回路 热交换器 压力补偿控制阀 液压回路 泵的组成部分 液-气储能器 双向液压马达 液缸 油池 测压点

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第二章 电气系统故障查询指南

第一节：系统工作原理

概述 如图2-1所示，VARCO TDS-11SA顶驱使用的电源是600V、50Hz、600KW以上的交流电，进入变频房后，首先经过输入感抗器处理，再供给变压器、整流器、变频器工作。经过整流器整流为780－810V的直流电，一部分再经主逆变器变为600V、频率可调的交流电供顶驱钻井电机工作；另一部分经小逆变器逆变为600V、固定频率60Hz的交流电，供顶驱液压系统电机、冷却风机工作。

整个顶驱的作业操作控制集中在钻台司钻控制箱VDC上。通过调速手轮改变手轮电流大小，控制电机转速，此时相应的模拟信号由VDC内传回变频房PLC（可编程逻辑控制器）上，PLC经过预处理通过CBP（通讯板）传到CUVC上，经再处理就可改变电机的工作频率和电流，从而改变电机的转速。由于钻井电机是频率同步型电机，所以电机转速与频率成正比（例如，20赫兹对应电机转速600转/分钟，那么，40赫兹则对应1200转/分钟）。

控制系统接收来自司钻控制指令(VDC)，并将这一指令信号传输给逻辑控制器（PLC）进行处理，然后由PLC对冷却马达，刹车IBOP和传感元件进行控制。PLC通过对传感器状态进行审核，来实现连锁功能，防止错误操作造成的事故。当PLC发现司钻指令错误时，会向司钻(VDC)发出报警提示。

在钻井右电机上有一个编码器，它收集数字信号传给DTI板，后者

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将数字信号转换成模拟信号通过CBP传给CUVC，CUVC经过处理再通过CBP板传给PLC，plc再将信号传给司钻控制箱（VDC），从而在VDC上显示出转速与扭矩的读数。

交流变频电机驱动最大的优点之一是转速和扭矩能够得到高质量的控制，使操作人员能在整个运转范围内准确的控制钻杆转速。

电路原理系统图

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2－1

第二节 VARCO TDS-11SA顶驱电路图

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3m5o.html