石油钻机编码器故障解析

石油钻机编码器故障解析

编码器在石油钻机电控系统中是“感知-控制-执行”闭环链的核心环节，其精度、可靠性和环境适应性直接决定钻机的安全性、作业效率及成本控制。随着智能钻井技术的发展，编码器数据将进一步成为钻井过程数字化和智能化的基石。

现场案例1：

绞车编码器转速变化不合理程序示意图

某钻井现场在起下钻过程中，绞车频繁报F31118故障，导致滚筒乱绳，影响钻井作业效率。
原因：使用 HTL/TTL 编码器时，多个采样循环之间的转速差值超出了 p0492 ( 方波编码器每个采样周期的最大转速差值 ) 中的值。 在电流环的采样周期内，会监控测出的转速实际值的变化。 
此故障基本都是与编码器有关，以下方法可以解决此类故障    
1.按EMC规则布线，尽可能降低干扰，比如使用屏蔽电缆并屏蔽层双端接地（现在屏蔽线单端接地和双端接地两种方式都在用，各有说法）、编码器电缆尽可能独立于动力电缆走线、统一的接地等 
2.尽可能减小机械设备振动
3.放大P0492
      如果以上措施仍不能有效消除F31118，那么，接下来，在电气上可以采取以下对策以降低速度实际值的波动。实现方法是修改参数。
驱动系统中可设置的编码器相关参数：
P437.6 =1（冻结编码器实际值原信号功能，增强系统对偶发高频干扰信号的耐受力）；P4685=20（将编码器信号在 20 个电流环周期内取平均值，在低速下ᨀ高反馈信号稳定性，根据需要调整）；
P438=2.56 （设置编码器反馈信号硬件滤波时间，对于 1024ppr 编码器，电动机最高转速在低于 2800rpm 情况下可设置为 10.24）；
P437.4=1 （将实际转速默认 4x 计算，改为 1x 计算）。
如果报A31418（编码器转速差值>P0492）报警，虽然不会停机，但是必须得重视。
1、编码器信号电缆必须是完整的一根，不能中间打断再接上；
2、编码器信号电缆必须采取双绞屏蔽电缆，且屏蔽层可靠接地；
3、编码器电缆要和动力线分开走线；
4、适当增加参数P0492的值。

现场案例2：

电机失步报错照片

    国外某用户反映更换完新编码器后，绞车A电机一直会出现报F7902电机失步，电流限制等故障。 
原因：
1.如果使用了脉冲编码器作为速度反馈，那么如果在相邻电流环采样时间内得到的速度偏差太大，超过P0492的设置，那么在延时P2178后会报F07902。
2.如果系统根据模型计算出的速度偏差超过了P1744的转速值，那么在延时P2178后会报F07902。3.在使用SLVC方式时，低速运行时，速度偏差超过了P1745的速度百分数，那么在延时P2178后同样会报F07902。所以，报F07902的依据是速度设定值与实际值的偏差，如果偏差太大，就认为电机失速了。
处理过程： 
1.挂空挡，本地启动变频器，给定转速，对比r61/r63确认编码器方向和值是否正常。    
2.检查机械安装无抖动，运转平稳。
3.依次检查测量编码器电缆屏蔽层，发现编码器电缆屏蔽层断线。
结果：
  重新处理屏蔽层后运转正常，目前已通过甲方验收，现场正常作业。

现场案例3：
现场用户反馈绞车电机启动后，电机抖动，憋电流，变频器没有任何报警、故障。
原因：编码器电缆或者编码器
处理过程：
1.检查编码器电缆以及编码器安装无抖动，运行平稳。
2.修改变频器编码器参数为开环控制，启动运行绞车，无憋电流和抖动。
结果：更换编码器后，现场绞车运行正常。
  注：检查编码器电缆并测量时，编码器电缆必须按照编码器模块通道（A+、A-、B+、B-、Z+、Z-）的接线端子与编码器本体通道接线端子一一对应。

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