浅议直流钻机配套变频顶驱的电磁与谐波干扰
摘要：采用SCR和变频器驱动的电动机因其节能效果明显、维护简单等优点而被广泛的采用。但是，由于SCR等非线性元件特殊的工作原理带来的干扰越来越不容忽视。针对不同的干扰对象，通过对电动钻机现场服务进行总结，采取有效抗干扰措施，保证了电动钻机的安全性和稳定性，提高了生产效率。
关键词：变频器 SCR 顶驱 UPS电源 PLC 谐波干扰
中图分类号：TE922文献标识码：A文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0140-02
随着工业技术的不断发展与进步，电动钻机的诸多特点，预示着它将逐渐取代原始的柴油机和联动箱组成的机械钻机。江苏海外钻井项目Sinopec216队，于2007年由宝石厂配套50D电动钻机，SCR房由宝美配套制造，并配有北石DQ70BSC顶驱。在本套钻机的设计应用中，绞车、转盘和泥浆泵采用SCR整流驱动，顶驱采用变频调速系统，整套钻机节能效果明显，操作方便、维护简单等优点，但是SCR和变频器造成了相互间谐波干扰及对其他设备和仪器谐波干扰的问题。本文对该钻机使用过程中出现的故障进行统计，将SCR和变频器产生干扰的原因和危害进行梳理，并对其他设备的谐波干扰和电磁辐射问题采取了相应的抑制方法。
1 电动钻机谐波干扰源的出现
当井深1800m左右，双泵开启，顶驱频繁报故障并跳闸停机，通过检查发现顶驱PLC柜内隔离变压器发出嗡嗡的声响，并且重启顶驱PLC和工控计算机后，UPS电源发出吱吱的声音，重启顶驱后钻台按工况要求继续钻进，用FLUCK万用表检测UPS电源上级隔离变压器的输出端，检测发现当两台泵的总泵冲提到100冲，泵压16MPa时，电压波动并不大，但是频率波动很大，偶然还能发现300Hz以上的数字。示波器对电源进行监视，发现杂乱的不光滑的曲线，在曲线上出现很多毛刺，且能明显听到UPS电源内部频繁发出开关切换的声音。由UPS电源控制面板上直接供电的指示灯也随着UPS内部开关的切换出现明显的闪烁。继续观察，发现在UPS频繁切换供电模式的时候，PLC和工控电脑自动重启。
2 谐波干扰原因解析
在顶驱转速120～150rpm时，两台泵的泵冲相差10次/分钟，UPS能够长期工作在外接电源模式，也就是PLC和工控机都能够正常工作，能保证司钻台的安全操作。针对这种故障情況，对两台泵在不同运转情况下使用示波器进行监视。
现场使用一台泵，且泵冲为40冲/分钟时可见隔离变压器上的380V电压一个周期内电压波形的跌落明显增加，整个波型也开始出现一定的变形。说明SCR...
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