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通過研制應(yīng)用電磁渦流剎車狀態(tài)監(jiān)控裝置，有效削減了下鉆過程中輔助剎車故障發(fā)現(xiàn)不及時造成的安全隱患。信號變送器、行程開關(guān)、顯示儀的應(yīng)用為司鉆操作和判斷設(shè)備故障提供了可靠依據(jù)，不僅延長電磁剎車使用壽命，降低維修成本，而且提高了電磁渦流剎車可靠性。該裝置安裝簡單、造價低廉，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

 

實時監(jiān)測有效解決隱患

 

石油鉆機上廣泛應(yīng)用的電磁渦流剎車，因使用簡便、維護成本低和低速制動性能好等優(yōu)點成為理想的輔助剎車。但目前鉆井儀表監(jiān)控系統(tǒng)僅向司鉆提供絞車懸重、游車高度、鉆井深度、泵壓等參數(shù)，忽視了司鉆掌握電磁渦流剎車實時工作情況的重要性。在下鉆過程中，若輔助剎車突發(fā)性失去作用，而司鉆操作人員又不能及時發(fā)現(xiàn)，就可能會造成事故。電磁渦流剎車實時狀態(tài)監(jiān)控裝置的研制應(yīng)用，有效解決了下鉆時可能存在的事故隱患。

 

電磁渦流剎車狀態(tài)監(jiān)控裝置主要由信號變送器、屏蔽電纜、顯示儀、行程開關(guān)組成。主要技術(shù)參數(shù)：顯示儀信號測量精度 0.5%；額 定 電 壓 AC220V； 工 作 環(huán) 境 溫度 -30℃ ~+50℃。

 

工作原理。電磁渦流剎車狀態(tài)監(jiān)控裝置通過顯示儀顯示電磁渦流剎車的電源狀態(tài)、冷卻狀態(tài)、掛和狀態(tài)和工作狀態(tài)。電源狀態(tài)。電磁渦流剎車的電源均由鉆機 MCC 房的剎車柜提供。顯示儀外接一個交流 220 伏的電源，使用接觸器的一個常閉觸點、一個 LED 燈顯示司鉆電磁渦流剎車手柄電源的情況。

 

所示，當(dāng)司鉆電磁渦流剎車手柄電源正常時，常閉觸點打開，狀態(tài)指示燈不亮；當(dāng)司鉆電磁渦流剎車手柄電源不正常時，常閉觸點閉合，狀態(tài)指示燈亮，顯示紅色，警示司鉆電磁渦流剎車的電源故障 , 及時采取措施。冷卻狀態(tài)。電磁渦流剎車冷卻風(fēng)機工作狀態(tài)的好壞依靠風(fēng)壓開關(guān)的常閉觸點反映。

 

當(dāng)冷卻風(fēng)機工作正常時，風(fēng)壓使常閉觸點打開，狀態(tài)指示燈不亮；當(dāng)冷卻風(fēng)機工作不正常、風(fēng)壓不夠時，常閉觸點閉合，來自司鉆電磁渦流剎車手柄的交流 220 伏電使?fàn)顟B(tài)指示燈閃爍，顯示紅色，并伴有蜂鳴報警，警示司鉆冷卻風(fēng)機故障，避免電磁渦流剎車在無冷卻狀態(tài)下繼續(xù)工作，線圈過熱造成電磁渦流剎車損壞。

 

掛合狀態(tài)。根據(jù)電磁渦流剎車掛合手柄的動作范圍，在其附近安裝行程開關(guān)，將牙坎離合器狀態(tài)信號傳遞給司鉆。當(dāng)操作手柄正確掛合牙坎離合器時，合位行程開關(guān)的常開觸點閉合，使來自司鉆電磁渦流剎車手柄的交流 220伏電在 LED 指示燈形成回路，指示燈顯示紅色；當(dāng)操作手柄正確分離牙坎離合器時，分位行程開關(guān)的 常 開 觸 點 閉 合，LED指示燈顯示綠色。司鉆在操作電磁渦流剎車作業(yè)前查看顯示儀，確定電磁渦流剎車牙坎離合器正確掛合，避免在未掛合狀態(tài)發(fā)生操作失誤。

 

工作狀態(tài)。通過信號變送器對電磁渦流剎車的勵磁電壓、電流信號進行采集變換后輸出給顯示儀。由于電壓表、電流表的電位信號較弱（0 ～ 75毫伏），MCC 房距離鉆臺安裝的狀態(tài)顯示儀較遠（ 大 于 100 米）， 直 接傳輸會造成信號的衰減，所以采用信號變送器將電壓表、電流表的電位信號變成 4 ～ 20 毫安的標(biāo)準(zhǔn)信號，再通過抗干擾的屏蔽電纜輸送到顯示儀如圖3 所示。顯示儀采用 0.56英寸四位數(shù)碼管對勵磁電壓和勵磁電流進行顯示，數(shù)值清晰精確，而且儀表量程還可以進行設(shè)置，滿足不同型號電磁渦流剎車需求。司鉆可以根據(jù)顯示儀顯示的數(shù)字對電磁渦流剎車輸出力矩進行掌握，當(dāng)手柄給定正常，力矩異常時及時發(fā)現(xiàn)，避免力矩不足造成游車下砸轉(zhuǎn)盤的事故。

 

信號變送器體積小，在 MCC 房的電剎柜上容易安裝，不會對原來的操作造成影響。

 

有效掌握實時狀態(tài)

 

以數(shù)字、燈光、聲音的形式顯示電磁渦流剎車在使用過程中的實時狀態(tài)，保證司鉆在整個下鉆過程中對電磁剎車的實時狀態(tài)有效掌握。

 

安裝簡單，造價低廉。信號變送器、行程開關(guān)、顯示儀體積小，現(xiàn)場安裝不影響生產(chǎn)，安裝后不影響原有的設(shè)備操作，電纜連接全部采用防爆連接器，拆卸安裝簡單易行；整個裝置部件少，造價低，能有效削減安全隱患，具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟效益和社會效益。

 

安全可靠。行程開關(guān)采用隔爆型行程開關(guān)，顯示儀采用隔爆型箱式，電纜采用抗干擾的屏蔽電纜，全部采用防爆連接器連接，保障整個裝置在使用過程中安全可靠。

 

滿足下鉆安全需求

 

2011 年 8 月，電磁剎車狀態(tài)顯示裝 置 在 渤 海 鉆 探 四 鉆 40688、40689鉆井隊投入試用。試用效果符合設(shè)計要求，滿足了現(xiàn)場工作實際要求。當(dāng)電磁剎車發(fā)生故障時，司鉆可以第一時間掌握故障信息，及時采取有效的處理、保障措施，避免溜鉆、頓鉆，保障人身、設(shè)備、井下安全。

 

電磁剎車狀態(tài)顯示裝置的安裝增強了下鉆操作的安全性和可靠性，為司鉆掌握電磁剎車的實時狀態(tài)和判斷設(shè)備故障提供了幫助；不僅使輔助剎車壽命延長，減少了維修工作量、降低了鉆井成本，而且大大提高安全生產(chǎn)的可靠性；整個裝置部件少，造價低，能有效削減安全隱患，具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟效益和社會效益。