通过研制应用电磁涡流刹车状态监控装置，有效削减了下钻过程中辅助刹车故障发现不及时造成的安全隐患。信号变送器、行程开关、显示仪的应用为司钻操作和判断设备故障提供了可靠依据，不仅延长电磁刹车使用寿命，降低维修成本，而且提高了电磁涡流刹车可靠性。该装置安装简单、造价低廉，具有良好的推广应用前景。

 

实时监测有效解决隐患

 

石油钻机上广泛应用的电磁涡流刹车，因使用简便、维护成本低和低速制动性能好等优点成为理想的辅助刹车。但目前钻井仪表监控系统仅向司钻提供绞车悬重、游车高度、钻井深度、泵压等参数，忽视了司钻掌握电磁涡流刹车实时工作情况的重要性。在下钻过程中，若辅助刹车突发性失去作用，而司钻操作人员又不能及时发现，就可能会造成事故。电磁涡流刹车实时状态监控装置的研制应用，有效解决了下钻时可能存在的事故隐患。

 

电磁涡流刹车状态监控装置主要由信号变送器、屏蔽电缆、显示仪、行程开关组成。主要技术参数：显示仪信号测量精度 0.5%；额 定 电 压 AC220V； 工 作 环 境 温度 -30℃ ~+50℃。

 

工作原理。电磁涡流刹车状态监控装置通过显示仪显示电磁涡流刹车的电源状态、冷却状态、挂和状态和工作状态。电源状态。电磁涡流刹车的电源均由钻机 MCC 房的刹车柜提供。显示仪外接一个交流 220 伏的电源，使用接触器的一个常闭触点、一个 LED 灯显示司钻电磁涡流刹车手柄电源的情况。

 

所示，当司钻电磁涡流刹车手柄电源正常时，常闭触点打开，状态指示灯不亮；当司钻电磁涡流刹车手柄电源不正常时，常闭触点闭合，状态指示灯亮，显示红色，警示司钻电磁涡流刹车的电源故障 , 及时采取措施。冷却状态。电磁涡流刹车冷却风机工作状态的好坏依靠风压开关的常闭触点反映。

 

当冷却风机工作正常时，风压使常闭触点打开，状态指示灯不亮；当冷却风机工作不正常、风压不够时，常闭触点闭合，来自司钻电磁涡流刹车手柄的交流 220 伏电使状态指示灯闪烁，显示红色，并伴有蜂鸣报警，警示司钻冷却风机故障，避免电磁涡流刹车在无冷却状态下继续工作，线圈过热造成电磁涡流刹车损坏。

 

挂合状态。根据电磁涡流刹车挂合手柄的动作范围，在其附近安装行程开关，将牙坎离合器状态信号传递给司钻。当操作手柄正确挂合牙坎离合器时，合位行程开关的常开触点闭合，使来自司钻电磁涡流刹车手柄的交流 220伏电在 LED 指示灯形成回路，指示灯显示红色；当操作手柄正确分离牙坎离合器时，分位行程开关的 常 开 触 点 闭 合，LED指示灯显示绿色。司钻在操作电磁涡流刹车作业前查看显示仪，确定电磁涡流刹车牙坎离合器正确挂合，避免在未挂合状态发生操作失误。

 

工作状态。通过信号变送器对电磁涡流刹车的励磁电压、电流信号进行采集变换后输出给显示仪。由于电压表、电流表的电位信号较弱（0 ～ 75毫伏），MCC 房距离钻台安装的状态显示仪较远（ 大 于 100 米）， 直 接传输会造成信号的衰减，所以采用信号变送器将电压表、电流表的电位信号变成 4 ～ 20 毫安的标准信号，再通过抗干扰的屏蔽电缆输送到显示仪如图3 所示。显示仪采用 0.56英寸四位数码管对励磁电压和励磁电流进行显示，数值清晰精确，而且仪表量程还可以进行设置，满足不同型号电磁涡流刹车需求。司钻可以根据显示仪显示的数字对电磁涡流刹车输出力矩进行掌握，当手柄给定正常，力矩异常时及时发现，避免力矩不足造成游车下砸转盘的事故。

 

信号变送器体积小，在 MCC 房的电刹柜上容易安装，不会对原来的操作造成影响。

 

有效掌握实时状态

 

以数字、灯光、声音的形式显示电磁涡流刹车在使用过程中的实时状态，保证司钻在整个下钻过程中对电磁刹车的实时状态有效掌握。

 

安装简单，造价低廉。信号变送器、行程开关、显示仪体积小，现场安装不影响生产，安装后不影响原有的设备操作，电缆连接全部采用防爆连接器，拆卸安装简单易行；整个装置部件少，造价低，能有效削减安全隐患，具有相当的经济效益和社会效益。

 

安全可靠。行程开关采用隔爆型行程开关，显示仪采用隔爆型箱式，电缆采用抗干扰的屏蔽电缆，全部采用防爆连接器连接，保障整个装置在使用过程中安全可靠。

 

满足下钻安全需求

 

2011 年 8 月，电磁刹车状态显示装 置 在 渤 海 钻 探 四 钻 40688、40689钻井队投入试用。试用效果符合设计要求，满足了现场工作实际要求。当电磁刹车发生故障时，司钻可以第一时间掌握故障信息，及时采取有效的处理、保障措施，避免溜钻、顿钻，保障人身、设备、井下安全。

 

电磁刹车状态显示装置的安装增强了下钻操作的安全性和可靠性，为司钻掌握电磁刹车的实时状态和判断设备故障提供了帮助；不仅使辅助刹车寿命延长，减少了维修工作量、降低了钻井成本，而且大大提高安全生产的可靠性；整个装置部件少，造价低，能有效削减安全隐患，具有相当的经济效益和社会效益。