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留言内容：新型钻井电磁刹车控制开关研制与应用--《中国石油和化工标准与质量》2011年10期
新型钻井电磁刹车控制开关研制与应用
【摘要】：原电磁刹车控制开关不能满足操作者安全使用要求因此改变原有电磁刹车控制手柄的内部电气结构和线圈设计方案,使的控制开关的输入电压可以从220V的高压降为24V安全电压,根本上消除安全隐患,保障使用者的安全。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TE922【正文快照】：
1研制背景及现状目前电磁刹车是一种在各种钻机上广泛使用的新型辅助刹车。它利用电磁感应原理进行无磨损制动,具有力矩大,使用寿命长,操作维护简单等优点。下钻时通过改变刹车励磁电流即可调节制动力矩,控制钻具下钻速度。控制和改变励磁电流是通过改变司钻控制开关角度来调
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&2017 列表网&琼ICP备号-12&增值电信业务经营许可证B2-&电磁涡流刹车制动扭矩减小原因分析
目前，电磁涡流刹车已经广泛应用于石油钻机辅助刹车系统中。它利用电磁感应原理进行无磨损制动，应用电磁涡流刹车可大幅度减少主刹车的磨损，延长刹车盘的使用寿命，降低劳动强度。在一般情况下，只要操作司钻开关或自动控制给定信号而不必使用刹把（主刹车）就能可靠地控制钻具下放速度。将钻具平稳地座落在转盘或卡瓦上。下面从现场使用过程中制动扭矩减小的故障入手，对影响电磁刹车使用性能的故障原因进行分析，并提出了对于类似故障检修的方法和防范措施。
1故障概况及经过
配套DWS50电磁涡流刹车的50D钻机在运转过程中，操作人员反映起下钻过程中，挂合电磁刹车始终感觉无法达到理想的制动转矩，其制动功能明显低于正常状态。经检测控制柜控制功能良好，无交、直流故障显示，直流电压输出可达额定值。
2故障原因及时效机理分析
2.1电磁涡流刹车基本结构和工作原理
分析电磁刹车制动力矩减小的原因，应该首先从电磁刹车的基本结构和原理入手。电磁涡流刹车装置一般由刹车主体、可控硅整流装置、司钻开关、冷却系统等组成。电磁刹车是将钻具下放时产生的巨大机械能转换为电能，又将电能转化为热能的非摩擦式能量转换装置。其应用的是电磁感应原理。当刹车工作时，可控硅整流装置向定子线圈内通入直流电流，于是在转子与定子之间便有磁通相连，使转子处在磁场闭合回路中。磁场所产生的磁力线通过磁极→气隙→电枢→气隙→磁极形成一个闭合回路。绞车滚筒带动电磁刹车主轴上的转子以相同转速在该磁场内旋转。在这个磁场中，磁力线在磁级的齿部(凸极部分)分布较密，而在磁极的槽部(齿间部分)分布较稀，因此随着转子与定子的相对运动，转子各点上的磁通
便处于不断重复的变化之中，产生脉动磁场。根据电磁感应定律，转子上便产生感应电势，在这个感应电势作用下，转子中产生涡流。涡流与定子磁场相互作用产生电磁力，按照左手定则，该力沿转子的切线方向，并且与转子旋转方向相反。这个力对转子轴心形成的转矩为电磁转矩。该电磁转矩为阻止滚筒旋转的制动扭矩。
电磁涡流刹车的电磁转矩为：Te＝CnB2
式中，Te代表电磁转矩；
C为电磁涡流刹车的转矩系数，它与主体结构相关；
n为电磁涡流刹车主轴转速（r/min），即钻机滚筒转速；
B为电磁感应强度，它随着激磁电流强度的变化而变化。
由此可见，电磁刹车制动扭矩的大小与其主体结构、滚筒转速和激励电流强度密切相关。
2.2故障原因及分析
故障现象发生时，由于没有明显的故障现象指示，可根据由简入繁的故障排除方法，按照从外部设备至控制系统，以及刹车主体的顺序进行检测。首先对外部设备进行分析，该设备采用的是风冷式冷却系统，虽然环境温度较高，但电磁刹车本体温升仍在最大允许范围之内。该套设备配备有电磁刹车故障报警及指示系统，经检查无故障报警。该套设备未配备其它能对电磁刹车进行控制的模块，只有司钻控制手柄单独控制，控制灵活、给定信号准确。测量可控硅整流装置交流电源正常，直流输出电压最大可达到输入电压的1.2倍左右，且调节性能良好。检查电磁刹车系统各连接正常可靠，由此推断故障点应该在电磁刹车主体部分。
首先利用500MΩ绝缘电阻表测量各线圈绝缘电阻均在20MΩ以上。测量定子线圈阻值，阻值正常，分别为6.6Ω、6.5Ω、6.7Ω、6.6Ω。随后对定、转子之间空气隙进行测量，空气隙为1.41mm。参照电磁涡流刹车标准的规定如下表：
根据比对，空气隙在正常范围之内。因此分析造成电磁刹车扭矩减小的可能原因是激磁线圈极性不正确。由于没有指南针，采用另一种电磁刹车激磁线圈极性判断方法，首先记录激磁线圈原来的连接位置，并按照现有顺序标号F1、F2、F3、F4、 F5、F6、 F7、F8。假定F1端子极性为+，F2端子极性为-，将线圈F1-F2连接至电磁刹车直流电源，确保其余各端子无短路、接地的情况，均匀操作司钻控制手柄，并确保给定值限制在50%以下，如果实际测量结果符合下面表2所示情况，表明线圈假设极性
正确，否则说明假设情况极性正好相反。
经实际测量，获得以下数据：
由此可以判断是线圈F1-F2假定的极性是相反的。按照上述步骤对其它激磁线圈分别进行了测试，最终得到以下结果：
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