GB/T 23507.2-2017 石油钻机用电气设备规范 第2部分：控制系统

　　IcS 75 . 180 . 10 E 92

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 23507 . 2—2017

　　石油钻机用电气设备规范

　　第 2 部分：控制系统

　　criterionforelectricalequipmentforoildrillingrig—

　　part2：controlsystem

　　2017-12-29 发布 2018-07-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 23507 . 2—20 17

　　GB/T 23507 . 2—20 17

　　前 言

　　GB/T 23507《石油钻机用电气设备规范》分为四个部分：

　　— 第 1 部分：主电动机;

　　— 第 2 部分：控制系统;

　　— 第 3 部分：电动钻机用柴油发电机组;

　　— 第 4 部分：辅助用电设备及井场电路。

　　本部分为 GB/T 23507 的第 2 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本部分由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会(SAC/TC 96)提出并归口 。

　　本部分起草单位：长城电工天水电气传动研究所有限责任公司、宝鸡石油机械有限责任公司、中国石油集团济柴动力总厂、中海油田服务股份有限公司、中国石油集团渤海石油装备制造有限公司、中国北车集团永济电机厂(中国中车永济电机有限公司)、南阳二机石油装备集团股份有限公司、四川宏华电气有限责任公司、胜利油田高原石油装备有限责任公司。

　　本部分主要起草人：王有云、朱奇先、刘小宝、冯 益 强、张 振 中、于 兴 军、王 志 刚、倪 秀 永、张 鹏、戴海峰、何小玉、杨建华、杨林波、洪鹤云、古晓姝、张乾、张洁、俞晓艳、屈斌。

　　GB/T 23507 . 2—20 17

　　石油钻机用电气设备规范

　　第 2 部分：控制系统

　　1 范围

　　GB/T 23507 的本部分规定了石油钻机交、直流电传动控制系统的术语和定义、型号和额定参数、技术要求、试验及标志、包装、贮运。

　　本部分适用于陆地、沙漠石油和天然气钻机(修井机)和海洋钻井平台(修井平台)中的供电控制系统及绞车、钻井泵、转盘/顶驱、自动送钻的交、直流电传动控制系统和辅助供电、辅助电传动系统以及自动化系统涉及的外围电气设备。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 156 标准电压

　　GB/T 191 包装储运图示标志

　　GB/T 762 标准电流等级

　　GB/T 2820 . 1 往复式内燃机驱动的交流发电机组 第 1 部分：用途、定额和性能

　　GB/T 2820 . 4 往复式内燃机驱动的交流发电机组 第 4 部分：控制装置和开关装置

　　GB/T 3047 . 1 高度进制为 20 mm 的面板、架和柜的基本尺寸系列

　　GB/T 3797—2016 电气控制设备

　　GB 3836 . 1 爆炸性环境 第 1 部分：设备通用要求

　　GB 3836 . 3 爆炸性环境 第 3 部分：由增安型“e”保护的设备

　　GB/T 3836 . 5 爆炸性环境 第 5 部分：由正压外壳“p”保护的设备

　　GB 3836 . 6 爆炸性气体环境用电气设备 第 6 部分：油浸型“o”

　　GB 3836 . 14 爆炸性环境 第 14 部分：场所分类 爆炸性气体环境

　　GB/T 3859 . 2 半导体变流器 通用要求和电网换相变流器 第 1-2 部分：应用导则

　　GB/T 4025 人机界面标志标识的基本和安全规则 指示器和操作器件的编码规则

　　GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码)

　　GB/T 6388 运输包装收发货标志

　　GB/T 6995 . 2 电线电缆识别标志方法 第 2 部分：标准颜色

　　GB/T 7251 . 1—2013 低压成套开关设备和控制设备 第 1 部分：总则

　　GB/T 9089 . 2 户外严酷条件下的电气设施 第 2 部分：一般防护要求

　　GB/T 12668 . 1 调速电气传动系统 第 1 部分：一般要求 低压直流调速电气传动系统额定值的规定

　　GB/T 12668 . 2 调速电气传动系统 第 2 部分：一般要求 低压交流变频电气传动系统额定值的规定

　　GB/T 12668 . 3 调速电气传动系统 第 3 部分：电磁兼容性要求及其特定的试验方法

　　GB/T 13955 剩余电流动作保护装置安装和运行

　　GB/T 23507 . 2—20 17

　　GB 14050 系统接地的型式及安全技术要求

　　GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波

　　GB 15599 石油与石油设施雷电安全规范

　　GB/T 16895 . 3 建筑物电气装置 第 5-54 部分：电气设备的选择和安装 接地配置、保护导体和保护联结导体

　　GB/T 23507 . 1 石油钻机用电气设备规范 第 1 部分：主电动机

　　JB/T 3085 电力传动控制装置的产品包装与运输规程

　　SY/T 10041 石油设施电气设备安装一级一类和二类区域划分的推荐作法

　　浅海固定平台规范(中国船级社：2012)

　　海上移动平台入级与建造规范(中国船级社：2005)

　　3 术语和定义

　　GB/T 3797、GB/T 7251 . 1—2013、GB/T 12668 . 1、GB/T 12668 . 2、GB/T 12668 . 3 和 GB 14050 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　系统总装试验 system test

　　钻机控制系统的所有电控装置经出厂试验合格，并在主机厂的机械、电气、液压系统总体安装就绪之后，在正式投入钻机现场的实际运行之前，进行的达到设计负荷的控制系统的总体试验调试及试运行。

　　4 型号和额定参数

　　4 . 1 型号

　　石油钻机电传动控制系统，按交、直流电气传动控制方案、所配套的钻机规格、使用类别、设计序号、是否含有发电机控制等项目进行区分，型号为：

　　□

　　l

　　l

　　l

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　　l

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　　□ □ □-□

　　l l l l

　　l l l l

　　l l l l

　　l l l l————————————设计序号

　　l————————————————————类别代号

　　各字段含义：

　　类别代号：S 表示石油

　　特征代号：S 表示 AC—SCR—DC 的直流调速方案

　　P 表示 AC—DC—AC 的交流变频调速方案规格代号：用阿拉伯数字表示，见表 1

　　品种代号：L 表示陆地用

　　S 表示沙漠用

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　　H 表示海洋用

　　设计序号：如 1 、2、3 ……,序号后加“A”表示含发电机组控制 ;“B”表示含网电或岸电控制;“C”表示同时含发电机组控制及网电控制

　　表 1 适用的钻机规格

　　示例：适用于陆地用 7 000 m钻机的交流变频调速方案，设计序号 24,带发电机组控制，型号表示为：SP70L-24A

　　4 . 2 额定参数

　　设备的额定电压按照 GB/T 156 的规定执行。 钻机主柴油发电机组的额定电压宜为三相 600 V (或 690 V) 。

　　设备的额定电流等级按照 GB/T 762 的规定执行。

　　交流电源额定频率为 50 Hz(或 60 Hz) 。

　　具体选用时，应根据所配套使用的石油钻机的参数，以满足钻机的性能为准则，由产品技术文件作出该产品额定参数的明确规定。

　　5 技术要求

　　5 . 1 正常使用环境条件

　　5 . 1 . 1 环境温度与相对湿度

　　5 . 1 . 1 . 1 户内装置的环境温度为- 5 ℃ ~+40 ℃ ,并且 24 h 内平均温度不高于 +35 ℃;户内装置的相对湿度：在最高温度为 +40 ℃时，其相对湿度不应超过 50%,在较低温度时，允许有较大的相对湿度。例如 +20 ℃时相对湿度为 90%。 应注意由于温度变化，有可能会偶然地产生适度的凝露。

　　5 . 1 . 1 . 2 户外装置(含控制房)的环境温度为：-20 ℃ ~+50 ℃且 24 h 内平均温度不高于 +45℃;户外装置(含控制房)的大气湿度条件：环境温度为 +25 ℃时，相对湿度短时可达 100%。

　　5 . 1 . 1 . 3 对于海上钻井平台的使用环境条件，按照“浅海固定平台规范”(中国船级社：2012) 和“海上移动平台入级与建造规范”(中国船级社：2005)的规定执行。

　　5 . 1 . 2 污染等级

　　空气中不应有过量的尘埃、酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体。 如果没有其他规定，设备一般在污染等级2 环境中使用，污染等级见 GB/T 7251 . 1—2013 中 7 . 1 . 3 的规定。

　　对用于海上(固定式或可移动式)钻井平台的电控设备，应适应海上的盐雾、潮湿、霉菌等环境。

　　5 . 1 . 3 海拔

　　安装场地的海拔不应超过 1 000 m。 若在海拔高于 1 000 m 的地方安装使用，应按照 GB/T 3859 . 2的规定降容使用。

　　5 . 1 . 4 安装条件

　　5 . 1 . 4 . 1 设备应按制造厂提供的使用说明书安装。

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　　5 . 1 . 4 . 2 陆地和沙漠钻机使用的电控设备中，对于垂直安装的，安装倾斜度不应超过 5°;海上钻井平台用的电控设备，运行中的倾斜度和摇摆度，应按照“浅海固定平台规范”(中国船级社：2012)和“海上移动平台入级与建造规范”(中国船级社：2005)的规定执行。

　　5 . 1 . 4 . 3 安装地基处允许的振动条件：陆地和沙漠钻机使用的电控设备，振动频率范围为 10 Hz~ 150 Hz时，最大振动加速度不应超过 5 m/s2 ;海上钻井平台用的电控设备，应承受海上平台航行和正常作业所产生的振动：在振动频率为 2 Hz ~ 13. 2 Hz 时，振幅峰值不应超过± 1 mm;在振动频率为13.2 Hz~100 Hz 时，最大振动加速度不应超过 7 m/s2 。

　　5 . 2 特殊使用条件

　　特殊使用条件有以下各项：

　　a) 环境温度、相对湿度、海拔与 5 . 1 的规定不同;

　　b) 温度或气压的急剧变化，在设备内部可能产生异常凝露;

　　c) 空气被尘埃、烟雾、腐蚀性或放射性微粒或盐雾严重污染;

　　d) 暴露在强电场或强磁场中;

　　e) 暴露在高温中，例如太阳或火炉的辐射;

　　f) 受霉菌或微生物侵蚀;

　　g) 安装在有火灾或爆炸危险的场所;

　　h) 遭受强烈振动或冲击;

　　i) 安装在会使载流容量和分断能力受到影响的地方，例如将设备安装在机器中或嵌入墙内;

　　j) 为解决电和辐射的干扰而采取的适当措施;

　　k) 可能遭受强风或海浪的冲击;

　　l) 设备高度集中，使电气设备的布置受空间限制严重;

　　m) 其他的特殊使用条件。

　　如存在上述任何一种特殊使用条件，应遵守适当的特殊要求或制造厂与用户之间达成的协议。 如果存在这类特殊使用条件，用户应向制造厂提出。

　　5 . 3 电网条件

　　5 . 3 . 1 “市电”或“岸电”的交流电网质量

　　使用“市电”或“岸电”供电，对交流供电电网的要求如下：

　　a) 交流电压变化范围不超过输入额定电压的 ±10%,短时(在不超过 0 . 5 s 的时间内)交流电压波动范围不超过额定输入电压的 -15% ~ +10% ;

　　b) 频率波动不超过 ±2%,频率的变化速度每秒不超过 ±1% ;

　　c) 相对谐波分量不应超过 10% ;

　　d) 多相电源的负序分量不超过正序分量的 5% ;

　　e) 在 a)和 b) 中，频率的负波动和电压的正波动不能同时发生;频率的正波动和电压的负波动也不能同时发生;

　　f) 如果需要更宽的变化范围，则应服从制造厂与用户之间的协议。

　　5 . 3 . 2 直流电源质量

　　陆地和沙漠钻机使用的电控设备，由蓄电池供电的电压变化范围为额定供电电压值(单个蓄电池的额定电压值与串联个数的乘积)的 ±15%。

　　注：此范围不包括蓄电池充电要求的额外电压变化范围。

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　　海上钻井平台用的电控设备，对直流电源的质量要求，应按照“浅海固定平台规范”(中国船级社：

　　2005)和“海上移动平台入级与建造规范”(中国船级社：2005)的规定执行。

　　5 . 3 . 3 自备电站电网质量

　　自备电站电网质量应达到：

　　a) 交流柴油发电机组在空载时的电压整定范围为 95% ~ 105%额定电压;

　　b ) 发电机组的电压和频率的调整率、稳定时间、波动率、恢复时间均应符合 GB/T 2820 . 1 的规定;

　　c) 型号规格相同的发电机组，在 20% ~ 100%总额定功率范围内，应稳定并联运行且可平稳地转移负载的有功功率和无功功率，其有功功率和无功功率的分配差度不应超过额定值的±10%;当功率不同的发电机组并联时，机组最大功率与最小功率之比不应超过 3 ∶ 1,且具有相似的调速特性;其有功功率和无功功率的分配应按机组容量的比例进行，其差度不应超过最大机组额定值的 ±10%或最小机组额定值的 ±25% ;

　　d) 发电机组在空载额定电压时的线电压波形正弦性畸变率和允许的不对称负载按配套发电机技术条件的规定执行;

　　e) 海上钻井平台用的电控设备，对交流自备电源的质量要求，应按照“浅海固定平台规范”(中国船级社：2012)和“海上移动平台入级与建造规范”(中国船级社：2005)的规定执行。

　　5 . 4 电气间隙与爬电距离

　　设备中不等电位的裸导体之间，以及带电的裸导体与金属零、部件之间的电气间隙与爬电距离应符合表 2 的规定。 但 作 为 设 备 的 主 汇 流 排，其 最 小 电 气 间 隙 应 为 20 mm, 最 小 爬 电 距 离 应 为30 mm。 作为设备组成部件的电器元件及自成一体的单元，其电气间隙和爬电距离应符合各自相应标准的规定。

　　表 2 电气间隙与爬电距离

　　5 . 5 绝缘电阻

　　设备中带电回路之间，以及带电回路与裸露导电部件之间，应使用相应绝缘电压等级(至少 500 V)的绝缘测试仪器进行绝缘测量。 测得的绝缘电阻按标称电压至少为 1 000 Ω/V。 在介电强度试验前和

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　　试验后均应测试绝缘电阻。

　　5 . 6 冲击耐受电压

　　试验电压施加于：

　　a) 设备的每个带电部件(包括连接在主电路上的控制电路和辅助电路)和内连的裸露导电部件之间;

　　b) 在主电路的每一个极与其他极之间;

　　c) 没有连接到主电路上的每个控制电路和辅助电路与

　　— 主电路;

　　— 其他电路;

　　— 裸露导电部件;

　　— 外壳或安装板之间。

　　试验电压值按 GB/T 7251 . 1—2013 中 10 . 9 . 2 . 1 的规定执行。

　　5 . 7 工频耐受电压

　　试验电压应施加于：

　　a) 设备的所有带电部件与相对连接裸露导电部件之间。

　　b) 在每个极和为此试验被连接到成套设备相互连接的裸露导电部件上的所有其他极之间。

　　对主电路及与主电路直接连接的辅助电路，按表 3 的规定执行。

　　表 3 工频耐受电压值

　　c) 制造厂已指明不适于由主电路直接供电的辅助电路，按表 4 的规定。

　　表 4 辅助电路的工频耐受电压值

　　5 . 8 温升

　　设备内部各部件的温升用热电偶法或其他校验过的等效方法测量，不应超过表 5 的规定。

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　　表 5 允许温升

　　5 . 9 冷却

　　5 . 9 . 1 自然冷却

　　采用空气自然冷却时，散热器周围应留有足够的空间，以保证元件所需要的冷却条件。

　　5 . 9 . 2 强迫风冷

　　采用强迫风冷的设备，必要时，进风口处应装有过滤装置，以滤除空气中的尘埃(包括盐雾)，或者采用经过过滤的空气作为进风。 进风口风温应在产品技术条件中作出规定。

　　5 . 9 . 3 水冷

　　设备采用水冷时，冷却水循环系统应装有过滤装置。 冷却水循环系统(管路、阀门等)应尽量采用热浸锌材质或者不锈钢材质，推荐采用塑料、尼龙制品。 热交换器允许采用紫铜管或纯铜管。

　　5 . 9 . 4 其他

　　为保证正常的冷却，需要在安装场所采取特别的预防措施时，制造厂应提供必要的资料。

　　5 . 10 噪声

　　按 GB/T 3797 的规定执行。

　　5 . 1 1 元、器件的选择与安装

　　5 . 1 1 . 1 设备中所选用的导线颜色应符合 GB/T 6995 . 2 的规定，用户有特殊要求时应声明。

　　5 . 1 1 . 2 设备中所选用的指示灯和按钮颜色，应符合 GB/T 4025 的规定执行。

　　5 . 1 1 . 3 设备应有正常的操作机构。 操作机构的运动方向，应符合 GB/T 4205 的规定执行。

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　　5 . 1 1 . 4 操作和控制器件的安装高度不应高于操作者所站立的地面以上 2 m,并且不应低于 0 . 4 m。

　　5 . 1 1 . 5 对某些动作时冲击振动较大的元、器件(如大容量接触器)，应采取减振措施。

　　5 . 12 电气柜(箱)、操作台

　　5 . 12 . 1 电气柜(箱)、操作台壳体

　　5 . 12 . 1 . 1 设备的外形尺寸按 GB/T 3047 . 1 的规定执行。

　　5 . 12 . 1 . 2 设备的外壳防护等级，按 GB/T 4208 的规定执行。

　　装在控制房内的设备外壳防护等级不应低于 IP2X,户外设备的外壳防护等级一般不低于 IP54 。用户有特殊要求时应声明。

　　5 . 12 . 1 . 3 户外设备(柜、台)的外壳应承受现场气候环境的影响，操作台上的操作标记应清晰、牢固、不脱色。 所有黑色金属件均应有可靠的防护层，各紧固处均应有防松措施。

　　需要落地安装的电气柜(箱)、操作台等，应有地脚紧固用的安装孔，并且安装孔的安装尺寸应符合产品制造图样的要求。 大型的柜体应在顶部加装吊环或吊钩等。

　　5 . 12 . 1 . 4 设备表面应平整无凹凸现象，所有焊接处应均匀牢固，无明显的变形和缺陷;面漆的涂膜应光滑平整，无流挂、无漏涂、无气泡、无橘皮等缺陷。

　　5 . 12 . 1 . 5 柜/台的门应在不小于 90°的角度内灵活启闭。 同一组合的设备，如装设门锁时，应装设能用同一把钥匙打开的通用锁。

　　5 . 12 . 2 抽屉和插件

　　5 . 12 . 2 . 1 抽屉和插件应方便地插入和抽出，所有接、插点均应保证接触可靠。

　　5 . 12 . 2 . 2 抽屉、插件应使用刚度好的导轨支撑，以保证在插接时预先对准，并能在各种所需位置(如：使用、调整或检查、不使用)上固定牢靠。 必要时，在上述各种位置上应装设机械锁紧机构。

　　5 . 12 . 2 . 3 需要更换的抽屉或插件，应具有互换性。

　　5 . 12 . 2 . 4 不同功能的抽屉或插件，应标以明确的符号加以区别，必要时应采取防误措施。

　　5 . 12 . 2 . 5 印制板、插件等部件，在焊接完成后，不应有脱焊、虚焊、元件松脱或紧固件松脱等现象。

　　5 . 13 导线、电缆的选择及其敷设

　　5 . 13 . 1 导线、电缆的选择

　　5 . 13 . 1 . 1 设备中控制电路的导线截面应按载流量来选择，一般应采用截面不小于 0 . 75 mm2 的单股铜绝缘线或 0 . 5 mm2 的多股铜绝缘软线。

　　对于电流很小的电路，如电子逻辑电路和类似的低电平(信号)电 路，导 线 的 最 小 截 面 不 小 于0.2 mm2(扁平电缆及通讯电缆除外)。

　　导线的额定绝缘电压应与电路的额定工作电压或对地电压相适应。 必要时，对较高工作电压的导线，应采取绝缘措施(如加装绝缘套管、用绝缘支架架空等)。

　　安装于爆炸性气体环境用电气设备，应选用阻燃型、无卤型或其他指定类型。

　　5 . 13 . 1 . 2 连接的方式可采用压接、绕接、焊接或插接，并应符合 GB/T 7251 . 1 及 GB/T 3797 的规定。

　　5 . 13 . 1 . 3 绝缘导线固定在金属件上时，金属件和绝缘导线之间应采取绝缘措施。

　　布线中的绝缘导线，应尽可能地引穿至敷设的行线槽中，并将适当根数的导线每隔一定的距离加以扎紧固定，不在行线槽中布线的电缆和母线，应配有应力相当的支承。

　　交流电源线、直流电源线以及高电平(110 V 以上)回路线，应与低电平(测量、信号等)回路线分束走线，并应有一定的距离，必要时应采取隔离或屏蔽措施;所有屏蔽线的屏蔽层应可靠接地。 宜采用板前接线。

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　　5 . 13 . 1 . 4 主电路母线类别的颜色，按表 6 的规定执行。 当钻机在某些国家使用时，对母线颜色有特殊要求，用户应声明。

　　表 6 母线颜色

　　5 . 13 . 1 . 5 主电路相序排列，以控制柜的正视方向为准，可按表 7 的规定执行。

　　表 7 相序

　　5 . 13 . 2 控制房内布线

　　5 . 13 . 2 . 1 控制房内所有的电气设备之间的连接线，应通过接线座或插座，但电流在 63 A 以上的电路接线，允许外部电缆进入柜内直接接在电器元件上。

　　凡电路图或接线图上有回路标号者，其连接导线的端部应标出永久性的回路标号，标号应清晰、牢固、完整、不脱色。

　　5 . 13 . 2 . 2 控制房内的布线应穿线管或线槽，并应做到：牢固、分束捆扎、排列整齐、便于检查维修、散热良好、路径尽量短。

　　控制房内的布线还应强弱电分开(槽或束)，避免强弱电电缆靠近且平行走线(一定要平行走线的，动力电缆和控制电缆之间至少要留有 20 cm 的距离)，以最大限度地减小电磁干扰。

　　5 . 13 . 2 . 3 控制房内各电气设备之间的布线，除母线之外，在爆炸性气体环境下，控制房内各电气设备之间的连线，应选用阻燃型的导线或电缆(专用通讯电缆除外)。控制房内不宜使用单根绝缘导线。

　　用于变频器 PWM输出的主回路，应选用阻燃型带屏蔽层的动力电缆(见 5 . 18 . 2 . 2) 。

　　对电缆选型有其他特殊要求的，应在用户与制造厂之间另行协议。

　　5 . 13 . 2 . 4 控制房内所有电气设备的保护接地(PE)线、屏蔽电缆的屏蔽层，都应与控制房的金属房体及

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　　系统的接地网可靠连接。 如遇有油漆等导电障碍物应有效清除;金属结构的门不能使用铰链作为接地保护导体，可采用单独的连接软导线以保证接地的连续性。 控制房内接地连续性的指标应符合5 . 14 . 2 . 3的规定。 接地点附近应标注明显的接地符号。

　　控制房内的保护接地(PE)线应是“黄-绿”双色导线，也可用裸软导线;保护导体(PE) 的截面积按照表 8 的规定选取。

　　5 . 13 . 3 室外电缆及敷设

　　5 . 13 . 3 . 1 室外敷设的动力电缆及各种控制电缆一般应满足下列要求(专用通讯电缆除外)：

　　a) 应根据电缆的使用场所、环境条件、工作电压、额定电流和敷设方式等影响因素选择电缆。所选电缆的绝缘材料的最高工作温度，应比电缆安装场所可能存在的最高温度至少高出 10 ℃ 。

　　b ) 井场使用的电缆，一般应选用具有耐气候性和一定的耐油性、柔软且可承受较大机械外力的软电缆，推荐选用 YCW 重型橡套软电缆;

　　c) 在爆炸性气体环境下，选用阻燃型绝缘导线或电缆;

　　d) 电缆应满足在低温条件下，最小弯曲内半径不小于电缆外径 8 倍，可折叠搬迁的要求;

　　e) 电缆应满足较高环境温度下的使用要求，并考虑在电缆桥架上多根电缆并行造成的散热不良等影响，在选型及计算时应留有足够的裕度;

　　f) 海洋钻机使用的电缆，应按照船级社的规定，选择船用型电缆。

　　5 . 13 . 3 . 2 电缆不应直接置于地面上，应安装在具有防护性能的电缆桥架上。 为了满足经常搬迁的需求，电缆桥架应为可折叠式，电缆在桥架内每隔一定距离应加以逐根固定。

　　电缆桥架底部应有可透气或防止积水的网孔，并且距地面应有一定距离;上盖应为具有一定厚度和强度的金属保护外罩，以防止太阳直射和机械损伤。

　　电缆桥架上的动力电缆和控制电缆应分开走线，距离不小于 20 cm。

　　5 . 13 . 3 . 3 搬迁时应拆开的电缆，要在电缆及对应的连接端做清晰的、不褪色的永久性标记，或着色区别。

　　对于电缆连接头和连接座应采取适当的保护措施，防止机械损伤或附着灰尘、环境潮湿造成接触不良。

　　5 . 13 . 3 . 4 在正常工作时可能受到强烈震动影响的连接电缆或导线，除了要保证接线牢固外，还应采取适当的机械固定措施。

　　5 . 14 接地

　　5 . 14 . 1 接地原则

　　电源系统的接地型式：钻机的 600 V(690 V) 交流电源系统一般采用 IT 接地形式;低于 600 V (690 V)的低压电源系统可采用 TN、TT、IT 的接地型式之一，见 GB/T 9089 . 2 及 GB 14050 。但进入危险区的电源，应按 5 . 20 . 3 . 1 的规定执行。

　　在系统进行设计之前，应由用户与制造厂之间协议决定低压电源采用哪种接地方式，以及是否加装漏电电流(剩余电流)动作保护器，但照明和生活用电回路宜加装漏电电流(剩余电流)动作保护器。 如果装设漏电电流(剩余电流)动作保护器，应符合 GB/T 13955 的规定。

　　但要注意：在有些国家使用时，可能强制要求某种接地型式。

　　5. 14.2 接地保护导体(PE)

　　5 . 14 . 2 . 1 保护接地电路所有部件的设计，应考虑到能够承受保护接地电路中由于流过接地故障电流所造成的最高热应力和机械应力。

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　　接地保护导体(PE)的最小截面积，在保护导体的材料与相导体的材料相同时，按表 8 确定。

　　表 8 保护导体的截面积

　　5 . 14 . 2 . 2 可用作接地保护导体(PE)的材料：

　　a) 多芯电缆中的线芯;

　　b ) 与相导体处于同一导管内的绝缘导体或裸导体;

　　c) 单独的裸导体或绝缘导体;

　　d) 电线电缆的金属覆层，如护套、屏蔽层、铠装层;

　　e) 导线的金属外壳;

　　f) 某些允许使用的金属结构部件。

　　5 . 14 . 2 . 3 接地连续性，应通过直接的相互连接，或通过由保护导体完成的相互有效连接，以确保保护电路的连续性。 主接地点与设备的金属保护外壳或任何有关的、因绝缘损坏可能带电的金属部件之间的电阻不应超过 0 . 1 Ω。

　　5 . 14 . 3 接地电路的连接

　　5 . 14 . 3 . 1 接地保护电路的连接件和连接点的设计，应考虑到能承受保护电路中由于流过接地故障电流所造成的最高热应力和机械应力;同时应确保不受机械、化学或电化学的作用而削弱其导电能力，当外壳和导体采用铝材或铝合金材料时，应特别考虑电蚀问题。

　　接地电路的连接采用等电位接地方式。

　　保护接地(PE)线应是“黄-绿”双色导线，也允许用裸软导线。

　　连接接地线的螺钉和接地点，不能用作其他机械紧固用途。

　　5 . 14 . 3 . 2 金属软管、硬管不能用作保护导体。 但这些金属导线管和护套自身也应连接到保护电路上。

　　有电压超过 50 V 的电气设备安装在门、盖板或面板上时，应装配上一个保护导体确保其保护接地电路的连续性，而不应依靠于紧固件、铰链、支持轨等物件。 此保护导体的截面积取决于所属电器电源引线截面积的最大值。

　　若门、盖板或面板上未装电气设备，通常的金属螺钉连接和金属铰链连接则被认为能足以确保达到接地连续性的要求。

　　用于连接外部保护导体的端子和电缆套的端子应是裸露的。 应为每条电路的出线设置一个尺寸合适的单独接地端子或接地螺钉，接地端子或接地螺钉的尺寸应符合表 9 的规定。

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　　表 9 接地端子或接地螺钉的最小尺寸

　　无论什么原因(如维修)拆移部件时，不应使余留部件的保护接地电路连续性中断。

　　5 . 14 . 3 . 3 禁止开关器件进入保护接地电路。 保护接地电路中不应接有开关或过流保护器件(如开关、熔断器、隔离器等)，也不接有这些器件的电流检测装置。 在保护导体的整个回路中，唯一允许的措施是设置连接片，这种连接片只有经过批准的人才可借助于工具来拆卸(某些试验可能需要此种连接片)。

　　用接插件断开的保护接地电路：当保护接地电路的连续性可用接插件断开时，保护接地电路只有在通电导线全部断开之后方可断开，且保护接地电路连续性的重新建立应在所有通电导线重新接通之前。该条规定也适用于可移动的或可拉拔的插入式器件。 接插件的金属壳应连接到保护电路上。

　　5 . 14 . 4 接地极和接地网

　　5 . 14 . 4 . 1 接地装置的设计、选择和安装应做到：

　　a) 满足电气装置的保护和工作要求，使保护装置正常工作;

　　b) 能无危险地承受接地故障电流和泄漏电流的影响;

　　c) 能承受外部环境的影响;

　　d) 接地电阻值符合电气设施的保护和工作要求，并在预定工作期间有效。

　　5 . 14 . 4 . 2 对接地极的要求：可用金属棒、管、带、线、板、网，或埋入基础内的金属结构及其他合适构筑物作为接地极的材料。

　　接地极的结构设计、材料选择和安装应考虑电气设施在使用期间，由于腐蚀可能使接地极遭受破坏或接地电阻的增加;应考虑土壤的类型、温度、含水量及电流大小和持续时间，以防止接地极附近土壤的干燥。

　　接地极的型式和埋置深度，应做到土壤的干燥和结冰引起的接地电阻值的增加不超过规定值。

　　用于供水、供热、供可燃性气体或液体的金属管道，电缆铅护套及其他覆盖层不应用作接地极。

　　5 . 14 . 4 . 3 每台钻机应具有至少由两个分离的接地极或一组接地极所组成的接地网。 在任何一个接地极断开的情况下，接地网与地之间的接地电阻不应大于 4 Ω。

　　5 . 14 . 4 . 4 电气控制房、发电机组房以及所有安装有电气设备的拖撬或设备组，都应设有两个以上的接地端子或接地螺钉并有接地符号的标志，接地端子或接地螺钉的尺寸应符合表 9 的规定。

　　每个拖撬或设备组应使用两个导体，在两个不同的接地端子点，与接地网相互连接;并与接地极、所有的各个接地设备形成连续的环形接地网。

　　用于环形接地网彼此相互连接的导体，应是具有“黄-绿”双色护套，或者两端具有“黄-绿”双色标志的、截面积不小于 50 mm2 的易弯曲型的铜导线或铜电缆。

　　任何非直接焊接在拖撬或设备组上的电气设备之金属外壳，应使用截面积至少为 25 mm2 的铜连接导体与拖撬或设备组相联结，而不考虑电气系统的接地方式。

　　在海上钻井平台中，当电气设备直接紧固在平台的金属结构上或紧固在与平台金属结构有可靠电气连接的底座或支架上时，可不另设专用导体接地。

　　所有井架的金属结构件、海上钻井平台的桅杆和直升飞机甲板、各种移动构件均应可靠接地，若不

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　　能通过正常构造达到接地要求时，则应采取专门的有效接地措施。 各种移动构建件之间应加装等电位连接线，应使用截面积至少为 25 mm2 的铜导线。

　　5 . 14 . 4 . 5 钻机在钻井现场安装完毕、或搬迁至新井位现场安装完毕，都应对接地系统进行检查测试。正常钻井作业过程中，也应定期(推荐每半年)对接地系统进行检查测试。

　　检测的内容为：

　　a) 接地网的接地电阻应符合 5 . 14 . 4 . 3 的规定;

　　b) 接地网的完整性;

　　c) 接地的连续性应符合 5 . 14 . 2 . 3 的规定。

　　5 . 14 . 5 防噪声接地要求

　　系统的防噪声接地要求，由具体的产品技术条件规定。

　　5 . 14 . 6 防雷电接地要求

　　对于钻机井架和其他设施防雷电的接地要求，应按照 GB 15599 和 GB/T 16895 . 3 的规定执行。

　　对于海上钻井平台的防雷电接地，应根据《海上移动平台入级与建造规范(中国船级社：2005)》的规定执行。

　　5 . 14 . 7 其他

　　除另有规定外，几种接地系统可使用同一个接地体。

　　5 . 15 保护

　　5 . 15 . 1 防止触电的保护

　　5 . 15 . 1 . 1 应采取保护措施防止意外地触及电压超过 50 V 的带电部件。 对于装在设备内的电器元件，可采取下述一种或几种措施：

　　a) 用绝缘材料将带电部件完全包住，或者对带电项目进行有效地隔离，以便保证即使门打开时也不致意外地触及带电部件;

　　b) 设备采用连锁机构，使得只有在电源开关断开以后门才能打开;而且当设备门打开时，电源开关不能闭合。 这种连锁机构应允许指定人员(如调试和检修人员)在设备带电时接近带电部件，当门重新关闭时，连锁应当自动恢复;

　　c) 移动、打开和拆卸设备应使用专用钥匙或工具;

　　d) 切断电路时，电荷能量大于 0 . 1 J 的电容器应具有放电回路，5 s 以后的剩余电压不应超过60 V(峰值)。在充电电压较高，有可能产生电击的电容器上，应有警示标志;

　　e) 旋钮和操作手柄等部件，应采用符合设备的最大绝缘电压的绝缘材料来制作或作为护套，或安全可靠地同已连接到保护接地电路上的部件进行电气连接。

　　5 . 15 . 1 . 2 所有的带电设备都应在门上设有带电危险的警示标志。

　　5 . 15 . 2 短路保护

　　成套控制设备中短路保护电器的整定值和保护的选择性应符合以下规定：当任一个输出支路中发生短路时，应保证仅限安装在该故障支路中的开关器件动作使其切除，而不影响其他输出支路;串联连接的保护电器的动作时间应经过仔细协调，通过保护电器的选择性作用，确保无故障电路的供电连续性 。每套设备的电源输入端应有一级或一级以上可靠的短路保护器件。 当设备的输出电路或内部某支路发生短路时，保护系统应正确动作。 当使用熔断器或断路器作为短路保护时，熔体的额定电流或断路

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　　器脱扣器的整定值应承受电动机启动或变压器合闸时的峰值电流。 当任何一个主电路发生短路而使该电路被断开时，应同时将主电路的开关器件(如断路器、接触器等)的操作电路自动断开，必要时应发出相应的报警及联动信号。

　　选用的断路器的额定运行短路分断能力，不应低于安装点所应分断的最大预期短路电流。 钻机的短路保护，应按满足最大需要功率的可能并联连接的所有发电机运行下的最大预期短路电流来进行设计、计算和校验各器件的接通、分断能力、短路耐受强度。

　　5 . 15 . 3 过载保护

　　设备应设有完善的过载保护，当设备超过被控对象允许值(此值由主机厂提出)时，设备应采取一定的保护措施，并发出音响报警和过载信号指示。

　　5 . 15 . 4 零电压和欠电压保护

　　设备应设有零电压保护。 这种保护应设计成在设备因故障断电后(由于电网瞬时失压和保护器件动作)，电源再现时，被控制的设备不能自行起动运行。

　　某些设备如果允许电源电压瞬时中断(或瞬时欠电压)，而不要求断开电路。 则可配备电压延时器件，只有在欠电压超过规定的时限后，才能切断电路。 如果设备需要，也可配备瞬时失压保护。

　　5 . 15 . 5 过电压保护

　　当设备的输出电压超过规定的极限值时，应将设备的主电路自动断开或采取其他保护措施。 正常工作时，设备应承受下列各种过电压而其各元件不受损伤：

　　a) 开关操作过电压;

　　b) 熔断器分断时产生的过电压;

　　c) 变流元件换流过程中产生的过电压;

　　d) 产品技术条件提出的其他过电压，如大气雷击波形的过电压等。

　　5 . 15 . 6 功率限制保护

　　当设备的负载超过网上柴油发电机组输出额定功率的 90%时，设备应发出警告信号。

　　当设备的负载超过网上柴油发电机组输出额定功率的 95%时，设备应自动将非重要的负载限载，并发出报警信号。 此种限载可分为一级或多级进行，例如：自动降低钻井泵的功率。

　　5 . 15 . 7 超速保护

　　钻机的绞车电动机、转盘/顶驱电动机、钻井泵电动机、自动送钻电动机都应具有超速保护的控制功能 。运行中通过直接或间接的速度检测，当发生速度超过规定值的故障时，应立即采取安全措施并报警 。 当使用直流串激电动机作为拖动电机时不应发生空载超速事故。

　　5 . 15 . 8 超温保护

　　钻机电传动系统中的电力电子变流装置、主发电机、主变压器、主拖动电动机、大功率制动电阻箱、辅助刹车装置等发热多的部件，都应设置超温保护环节。 运行中通过直接或间接的温度检测，当发生温度超过规定值的故障时，应立即发出报警信号。

　　5 . 15 . 9 游车位置保护

　　游车位置保护应包含机械和电气两种方式。 机械保护方式可采用滚筒过卷防碰、天车重锤防碰等方式之一，并将防碰信号联锁(包括链条等机械钻机除外)到电控系统的安全保护回路，控制紧急制动，

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　　并进行显示和报警。 电气保护方式应限制上、下限位置。 可以采用设置位置控制系统，应做到设置上、下减速点，上、下停车点，使游车按照预定的位置停车。 一旦越出预定位置，立即采取紧急制动的安全措施 。游车的零位点应可自动或手动校正。

　　游车位置保护应具有暂时旁路功能，可在机械上安装“防碰旁路”开关或在司钻操作屏上设置“防碰旁路”按钮的方式，此旁路信号应联锁到电控系统的安全保护回路，并进行显示和报警。

　　钻机游动系统应设置限制上、下位置的保护功能。 位置控制系统：游车上应设置上、下减速点，上、下停车点，使其按照预定的位置停车。 一旦越出预定位置，立即采取紧急制动的安全措施。 游车的零位点应可自动或手动校正。

　　5 . 15 . 10 风压、油压联锁

　　钻机的各个主拖动电动机的冷却风机、大功率制动电阻的冷却风机工作是否正常，应使用直接的风压检测装置进行检测，并与控制电路联锁。 当冷却风压低于规定值时，设备应自动发出报警信号，同时根据当时运行工况分为一级或多级延时后断开主电路的供电，例如：绞车上提过程中先报警但可继续运行到上停车点后再断开主电路供电。 或者用户要求的其他方式执行，如仅报警，不停机。

　　用于机械设备的传动箱、齿轮箱等处，以及机械设计认为需要的润滑油压力，通过传感器进行检测。当油压低于规定值时，应发出报警信号，但不停机。

　　5 . 15 . 1 1 通讯故障保护

　　通过通讯进行操作控制的钻机，通讯故障时，软件系统应该采取保护机制 自动停机或将被控设备保持于原位置/状态，并在司钻房内提供相应的报警提示信息，待故障排除后，系统方可恢复正常操作状态。

　　5 . 16 控制电路

　　5 . 16 . 1 如果执行辅助功能(如润滑、冷却、通风等)的某一电动机或器件停止工作而可能危及人身安全、损坏设备或破坏生产时，则这种器件的意外停止，应通过联锁，使所有其他如果不停止就可能会产生意外事故的设备也立即停止，或者采取其他应急措施，防止意外事故的发生。

　　5 . 16 . 2 正、反转换以及不同电源间换接用的操作器件之间，应相互可靠联锁，在同一时刻不准许两个方向的操作器件有同时接通的可能性。

　　5 . 16 . 3 如果一套设备中有数个工作站或操作点，则在每个站(或点上)均应装设“紧急停止”开关或按钮 。此开关和按钮应装设在操作者易于发现和操作的位置，而且操作的按钮或手柄应是“红色”，按钮应用带自锁的急停式。

　　5 . 16 . 4 整套钻机的操作控制应设计成：除了有一套正常的操作系统之外，还应备用一套应急操作系统，或者有两套相同的、完整且独立的操作系统互为备用(热备或冷备)。

　　5 . 16 . 5 当电网正常工作时，钻井作业过程中不应因任何电控系统故障原因使绞车、转盘/顶驱、钻井泵同时停车。

　　5 . 16 . 6 钻机的绞车、转盘/顶驱、钻井泵等具有强迫通风的主电动机，应具备风压联锁和检修开关联锁 。 当出现通风故障或处于检修状态时，控制系统应及时断开主回路或不能合闸运行。

　　5 . 16 . 7 钻机的各主电动机、主发电机、制动单元(斩波器)柜及其他有关的电控柜等设备如果设置了空间加热器，其控制应做到：当该机投入运行之后，空间加热器能自动停止供电。

　　5 . 16 . 8 钻机的低压(400 V或 480 V)电源，使用的主变压器应选用原、副绕组全环氧浇注的干式变压器，其短路阻抗宜不小于 6%。应用于海洋钻机的主变压器，应按相关船检规定，选用适合于海上环境条件的变压器。 钻机应具备后备发电机组或辅助发电机组作为备用电源。 备用电源可以参与、也可以不参与主柴油发电机组的并网控制，当不参与时主变压器的低压侧主断路器应与后备发电机组(或辅助

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　　发电机组)的主断路器相互可靠联锁，任何时候不能两个同时合闸。

　　5 . 16 . 9 在陆地钻机具备“市电”、海洋钻机具备“岸电”作为应急电源的情况下，此应急电源不参与主柴油发电机组的并网控制，主变压器的低压侧主断路器应与此应急电源的进线主断路器相互可靠联锁，任何时候不能两个同时合闸。

　　5 . 16 . 10 为系统中各控制部件供电的低压“控制电源”，应保证其供电独立性和可靠性。 “控制电源”应和“辅助电源”“照明电源”等分开供电。

　　5 . 16 . 1 1 钻机的每一个照明电路都应设置独立的过载和短路保护。 如果用户提出要求，钻机的照明电源，也可以设计成使用独立照明变压器的供电系统。

　　5 . 16 . 12 钻机的 MCC(马达控制中心)的出线路数和每台的容量设置，应根据具体钻机的工艺要求配置，并留有适当的备用。 MCC一般应制成抽屉式结构，同规格的抽屉可以互换;MCC 抽屉都要具备检修、锁定功能。

　　MCC对交流电动机的控制原则，应做到：30 kW 及以上的电动机均集中控制、两地操作;30 kW 以下的交流电动机及照明回路分区供电、宜就近控制。

　　交流电动机一般是直接起动;但当电网容量相对较小时，应使用“软起动”控制，允许用一台软起动控制器轮流起动多台电动机。

　　MCC对交流电动机的控制，应设计成手动或自动可以选择的起、停控制方式。 比较重要的控制对象的起、停信号，应当送入 PLC作为显示、报警、联锁之用。

　　5 . 16 . 13 如果用户要求，制造厂应在低压配电系统中，为录井用途专门配置一路供电容量足够的净化电源。 具体参数由用户与制造厂协议决定。

　　5 . 17 发电机组控制保护

　　5 . 17 . 1 发电机组的控制应有必要的保护装置(见 GB/T 2820 . 4),在出现下列故障或运行中有关参数超过整定值时，该保护装置应可靠动作，并发出报警信号。

　　a) 过载、短路、过电压、欠电压(延时)、并联机组出现逆功率(延时 3 s ~ 10 s) ;

　　b) 过速(或过频)、低速(或低频)、冷却水温过高、冷却水中断、润滑油温度过高、润滑油压过低、燃油箱油面过低、启动空气压力过低、绕组过热。

　　5 . 17 . 2 发电机组应隔室操作(或监视)以下部分或全部项 目：

　　a) 启动、停机、送电、停电、调频和调压;

　　b) 各运行参数、电压、电流、有功功率、无功功率、频率、励磁电压、励磁电流、累计运行时间、柴油机和增压器的油压、油温、柴油机的排温、水温、水压;

　　c) 正常运行和事故性质的声光信号;

　　d) 可靠的准同步并网、解列;自动的有功功率和无功功率均衡。

　　5 . 18 钻机电传动系统控制功能

　　5 . 18 . 1 电力电子变流装置的选用

　　电力电子变流装置(大功率可控整流器、大功率不可控整流器、大功率交-直-交变频器、大功率直-交逆变器、大功率斩波器等)都应符合以下要求：

　　a) 电力电子变流装置的容量应满足被控对象的功率需求，且可与之进行良好参数的匹配;尤其是绞车所配套使用的变流装置，还应满足主机要求的最大钩速、最大钩载、快速响应性能等要求。控制性能和技术指标应达到电传动系统的要求;其中使用的电力电子元器件的额定电压、额定电流应有足够的裕量;温升、冷却、噪音、安装形式、防护等级、电磁兼容性、可靠性、维修的方便性等方面也应符合系统的要求。

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　　b) 用于钻机电传动系统的各类变流装置，应是经过多套钻机实际应用的实践证明其确实是技术成熟、质量可靠的。 任何没经过钻机实际运行验证的变流装置，应经用户书面同意才能选用。

　　c) 变流装置应符合 GB/T 12668.1 或 GB/T 12668.2 的规定，同时符合 GB/T 12668.3 的规定;或者符合用户认可的某些外国国家标准、国际标准。

　　d) 由制造厂自制的变流装置，应通过本部分所规定的出厂检验全部项 目和型式试验全部项 目 的检验合格，并提供试验报告和产品合格证书。

　　外购配套的、由专业厂商生产的变流装置，应提供：出厂试验报告及型式试验报告、产品合格证书、国内外权威机构签发的产品质量和安全认证证书。

　　用于海上钻井平台的各类变流装置，应具有中国船级社签发的 CCS 船用产品证书，或者用户认可的国外权威船级社签发的船用产品证书。

　　5 . 18 . 2 交流变频传动系统中的主回路

　　5 . 18 . 2 . 1 交流变频传动系统中所选用的主电动机，应符合 GB/T 23507 . 1 的规定。 如果使用普通型交流异步电动机，变频器的输出端应加装滤波电抗器或“正弦波滤波器”。

　　5 . 18 . 2 . 2 从变频器的输出端联接到电动机输入端的电缆，应选用带屏蔽层的阻燃型动力电缆，屏蔽层应可靠接地。 如对电缆选型还有其他特殊要求，应在用户与制造厂之间另行协议。

　　5 . 18 . 2 . 3 从变频器的输出端联接到电动机输入端的动力电缆长度，不能超过变频器制造厂规定的最大长度限制值。 如果超过这个长度规定，变频器的输出端应加装滤波电抗器或“正弦波滤波器”。

　　5 . 18 . 2 . 4 对于 ZJ50DB、ZJ70DB及以上规格的交流变频钻机，其主拖动电路推荐公共直流母线方案。

　　5 . 18 . 3 电传动系统的必备控制功能

　　5 . 18 . 3 . 1 负载平衡控制

　　当一台机械设备有两台或两台以上的交流电动机或直流电动机共同拖动时，应使每台电动机的负载电流平衡，其误差度不超过电动机额定值的 ±5%。

　　5 . 18 . 3 . 2 绞车功率限制

　　为了机械的安全，绞车电传动系统(不论是直流传动系统还是交流变频传动系统)都应具备最大输出功率限制的功能。 根据主机厂给出的绞车最大功率限制值，在绞车的输出“转矩-转速”特性上，系统应设置一条“最大功率限制”的保护曲线，绞车的运行速度始终在功率限制的速度保护范围之内，从而保证安全运行。

　　5 . 18 . 3 . 3 交流变频传动方案中绞车的能耗制动

　　绞车的能耗制动控制应做到：能以规定的速度下放最大的负载，并能做到“悬停”功能。 系统应配备足够大功率的制动控制单元(或斩波器)和相应的制动电阻，并要留出适当的功率裕量。

　　5 . 18 . 3 . 4 转盘/顶驱的扭矩控制

　　5 . 18 . 3 . 4 . 1 转盘/顶驱的扭矩限制，应做到在 0~100%范围内能够灵活地、平滑地限制其输出扭矩，而且可以由操作者根据工况随时、自 由地调节其大小。

　　5 . 18 . 3 . 4 . 2 转盘/顶驱电传动系统，应具有在低速(甚至零速)下能输出大扭矩的能力，以避免可能出现的反转而导致的卸扣事故。

　　5 . 18 . 3 . 5 钻井泵的泵压限制

　　钻井泵的控制，应具备泵压、泵冲限制功能，此限制值应根据实际情况随意调整。

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　　5 . 18 . 3 . 6 现场总线控制系统

　　钻机的现场总线控制系统型式选择，应符合 IEC 的现场总线相关标准。 钻机控制系统中使用的PLC,应当选用经过钻机现场使用验证过其性能及可靠性的、或经过用户认可的品牌和型号。 钻机的现场总线控制系统的司钻操作界面设计，应当包括硬件操作环境和触摸操作屏上的数字化操作界面，做到：以触摸操作屏作为司钻工的主要操作平台，实现数字给定，以提高给定信号的精度和可视性。 司钻工既可以通过绞车控制手柄、手轮等控制钻机的运行，也可通过触摸操作屏控制钻机的运行。 传统的司钻(司泵)电控台等作为应急操作的备用操作手段。 触摸操作屏应当界面友好、操作简单可靠，具有钻机操作和监视、报警所需要的全部功能。 触摸操作屏应当具有误操作提示、保护功能。 对容易忽略的操作细节，以对话提示框方式提醒司钻工进行及时正确的操作。 钻机电控房内的工控机及值班室的显示屏，供实时显示、记录、打印之用;这两部分都不应当具备操作功能。 如果需要，钻机的通讯网络系统应做到能与上一级管理系统联网，把本台钻机的各种数据传输给上一级计算机管理网络。 在用户与制造厂达成协议、并且用户具备了 Internet 的有线(或无线)接入条件下，制造厂应够提供该台钻机在线远程服务的技术支持，从而实时、准确地进行远程的在线诊断与维护。

　　5 . 18 . 4 电传动系统的可选控制功能

　　5 . 18 . 4 . 1 转盘/顶驱的扭矩控制，应具有扭矩缓释功能。

　　5 . 18 . 4 . 2 转盘/顶驱应实现软扭矩控制功能。

　　5 . 18 . 4 . 3 钻井泵的软泵控制：软泵控制应当达到的指标，一般应为：对于两台三缸泵，稳态时的活塞(泵压)相位角 60°±10°;对于三台三缸泵，稳态时的活塞(泵压)相位角 40°±5 °。

　　5 . 18 . 4 . 4 半自动起下钻控制：在起下钻作业中，应做到只需操作者一次按下按钮，系统能完成“起动 —加速—等速—减速—停车”全过程的“半自动起下钻”控制功能。 并且，绞车具有功率限制之下的钩速最优设置功能，还应具有上提遇卡、下放遇阻的自动识别功能。

　　5 . 18 . 4 . 5 采用绞车主电机及其传动机构实现自动送钻，应具有 “恒钻压自动送钻控制模式”和“恒钻速自动送钻控制模式”的两种控制功能。

　　5 . 18 . 4 . 6 设置独立的送钻电机及其传动机构实现自动送钻，应具有“恒钻压自动送钻控制模式”和“恒钻速自动送钻控制模式”的两种控制功能。

　　5 . 18 . 4 . 7 用独立的送钻电机及其传动机构实现自动送钻的传动方式，还应做到：使用该传动系统(而不用绞车主电机)就能完成起、放井架和起、放底座的全部功能。

　　5 . 18 . 4 . 8 恒钻压自动送钻控制模式：应保证恒钻压的控制误差小于 ±5 kN。

　　5 . 18 . 4 . 9 恒钻速自动送钻控制模式：应保持钻进速度恒定。

　　5 . 18 . 4 . 10 一体化仪表和数据存储：在用户安装了现场的传感器、编码器、变送器等的条件下，钻机的所有钻井参数应做到一体化实时采集、显示、存储、打印功能。 诸如悬重、钻压、泵压、泵累计冲次、井深、钻速、转盘扭矩、立管压力、液压猫头压力、钻井液返出量、多个泥浆罐液位、吊钳扭矩、大钩位置、大钩累计吨-公里数、故障报警等。 所有钻井参数应存储打井期间的整口井的完整资料，供存档和事故分析。

　　5 . 18 . 4 . 1 1 传感器应长期稳定地正常工作。 其量程及频率特性(如适用时)应与被测参数的预计的最大变化范围及变化速率相适应，并应具有适当的精度和灵敏度。 传感器应在其安装位置对环境条件有良好的适应性。 传感器应坚固耐用，且应具有良好的机械保护、可靠的电气连接和良好的绝缘性能。 传感器的安装应易于接近、测试和拆装;为便于维修和更换，传感器宜加装保护罩。

　　5 . 18 . 4 . 12 阀岛控制：在气控、液控阀门均使用电气控制、电动执行(其执行机构改为电磁阀)的条件下，钻机的控制系统由 PLC程序处理，应满足对阀岛的所有控制操作功能和安全保护要求。 如：盘刹、惯刹、上扣、卸扣、送钻离合、防碰信号、气喇叭等。

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　　5 . 19 谐波限制

　　5 . 19 . 1 对使用工业电网的钻机，电控系统产生的谐波应符合 GB/T 14549 的要求。

　　5 . 19 . 2 对使用自备发电机组(柴油或其他燃料)的钻机，在 2 台及其以上机组并网时，电控系统产生的相对谐波应分量不应超过 10%, 电压畸变率不超过 7%。

　　5 . 20 危险区内的电气设备

　　5 . 20 . 1 特殊环境要求

　　5 . 20 . 1 . 1 危险区的划分按照 SY/T 10041 的规定执行。

　　5 . 20 . 1 . 2 电气设备在容许范围内的最不利条件下运行时，暴露于爆炸性混合物的任何表面的任何部分不应高于 +200 ℃, 即符合 GB 3836 . 1 规定的 T3 温度组别。

　　5 . 20 . 1 . 3 内装电热器且具有快动式门或盖结构的电气设备外壳，由断电至开盖的时间应大于电热器温度降低至低于电气设备允许的最高表面温度所需的时间。

　　5 . 20 . 1 . 4 暴露于爆炸性环境的电气设备运行的环境温度，为-20 ℃ ~ +40 ℃ 。若环境温度范围不同时，应按 GB 3836 . 1 的规定进行修正。

　　5 . 20 . 2 危险区内设备的防爆要求

　　5 . 20 . 2 . 1 本规范的防爆设备仅使用于 1 区 、2 区爆炸危险场所(见 GB 3836 . 14 ) 。危险区内的所有电气设备，都应取得防爆认证证书，并具有 Ex 防爆标志，用于海上钻井平台的各类防爆设备同时应持有船级社船用产品证书。 这些设备的安装应严格按照其安装使用说明书的要求进行。 危险区内的设备可能有：

　　a) 司钻控制房、司钻电控台、司泵电控台、脚踏主令控制器，它们的防爆形式应按 GB/T 3836 . 5的规定采用正压外壳型“P”;若司钻操作房采用整体正压防爆形式，其中的司钻电控台可不另作正压防爆要求。

　　b ) 安装于危险区内的传感器、编码器等，其防爆形式应按 GB 3836 . 3 的规定采用本安型“i”;或隔爆型“d”。

　　c) 危险区内的设备还可能有电磁刹车，刹车电控箱可放在危险区外，不需要防爆。 若电控箱放在危险区内，应按 GB 3836 . 6 的规定，宜采用增安型“e”。

　　5 . 20 . 2 . 2 正压通风的气体应是不燃的，其化学性能及所含杂质的理化性能不应影响电气设备的安全性和正常运行的可靠性。 在外壳进口处，保护气体的温度通常不超过 40 ℃ 。

　　注：保护气体可兼作其他用途，如冷却电气设备。

　　5 . 20 . 2 . 3 设备的正压通风外壳及其连通管，要能防止从外壳或管道内喷出任何火花或炽热颗粒。 保护气体入口(取气点)应设在非危险区，排气口一般应设在安全区。

　　5 . 20 . 2 . 4 正压通风外壳及其连通管应承受正压设备制造厂规定的正常运行时所有排气孔封闭状态下最大正压值 1 . 5 倍的压力(但最低压力为 200 Pa)和规定的冲击试验，其内部形状应使气体畅通，避免可能产生气体滞留的死角。

　　5 . 20 . 2 . 5 正压通风外壳及其连通管内可能产生漏气的所有项 目，相对于外界大气的正压值应不低于50 Pa 。

　　5 . 20 . 2 . 6 设备应有明显的警告标志或与通风系统相联锁，使用时应先进行通风，使通过的空气量不少于设备及其通风系统总净容积的 5 倍，或在正常通风的正压值下通风吹扫换气的时间不少于 12 min,然后才允许接通电源。

　　5 . 20 . 2 . 7 设备应有明显的警告标志或联锁，应在断电后才允许打开设备外壳、门或拔插电缆。

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　　5 . 20 . 2 . 8 设备应配有保护装置，保证启动或运行过程中，当外壳内正压降至低于设定值时，能发出连续的声光报警信号。

　　5 . 20 . 2 . 9 户外司钻电控台的外壳防护等级不应低于 IP55 。

　　5 . 20 . 2 . 10 司钻电控台的面板要用防锈材料制成，宜选用不锈钢材料，外壳及正压气体连通管道对指定的正压保护气体和运行环境中的有害气体应具有抗腐蚀作用。

　　5 . 20 . 2 . 1 1 司钻电控台要有正压气体进气口和减压阀，并应有气压检测装置。 当司钻台内正压气体压力不足时，应发出报警信号并采取一定的保护措施。 另外，正压气体要经过干燥器干燥后进行使用。

　　5 . 20 . 2 . 12 可以通过使用安全栅(例如齐纳安全栅)，而使司钻电控台内的风压开关等电路转变为“本安”电路。 此种安全栅应安装在非危险区，安全栅的接地端至少应接有两根接地线，每根接地线的截面积至少为 1 . 5 mm2(铜导体)。

　　5 . 20 . 2 . 13 应装设空间加热器，防止司钻电控台内有凝露产生。

　　5 . 20 . 2 . 14 司钻电控台的前面板上应开有一个观察窗口，观察窗口推荐安装防弹玻璃并采取防水措施。

　　5 . 20 . 2 . 15 装于司钻电控台前面板上的观察窗口、操作手轮、按钮及指示灯等任何装置均应采取防水措施。

　　5 . 20 . 2 . 16 司钻电控台应设有一个放水孔，平时堵上，当其内有积水时可放出。

　　5 . 20 . 2 . 17 司钻电控台上至少应设下列音响报警及故障指示信号：

　　a) 柴油发电机组并网工作信号;

　　b) 传动柜工作指示;

　　c) 事故指示;

　　d) 警告指示(可选);

　　e) 事故音响。

　　5 . 20 . 2 . 18 司钻电控台上应装设能表明当前使用功率