国家标准 GB/23507.2一2017 石油钻机用电气设备规范第2部分:控制系统 Criterionforeleetriealequipmentforoildriingrig一 Part2:Controlsystem 2017-12-29发布 2018-07-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB;/T23507.2一2017 目次前言范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义型号和额定参数 4.1型号 4.2额定参数 5 技术要求 5.l正常使用环境条件 5.2特殊使用条件 5.3电网条件 5.4电气间隙与爬电距离 5.5绝缘电阻 5.6冲击耐受电压 5.7工频耐受电压 5.8温升 5.9冷却 5.10噪声 5.1l1元、器件的选择与安装 5.12电气柜(箱、操作台 5.13导线,电缆的选择及其敷设 .I4接地 5.15保护 5. 16 控制电路 15 5.17发电机组控制保护 16 5.18钻机电传动系统控制功能 16 5.19谐波限制 19 5.20危险区内的电气设备 19 21 5.21控制房 6 22 试验 22 6.1试验分类 22 6.2型式试验 23 6.3出厂试验
GB/T23507.2一2017 23 6.4系统总装试验 6.5电磁兼容性EMC试验 28 28 标志、包装、储运 28 7.1铭牌 29 7.2随机资料 29 7.3包装、储运
GB;/T23507.2一2017 前言 GB/T23507《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/T23507的第2部分本部分按照GB/T1.1一2009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/TC96)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石油集团济柴动力总厂,中海油田服务股份有限公司、石油集团灞海石油装备制造有限公司、北车集团永济电机厂(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、张鹏戴海蜂,何小玉、杨建华、杨林波、洪鹤云、古晓妹、张乾、张洁,俞晓艳、屈斌
GB;/T23507.2一2017 石油钻机用电气设备规范第2部分控制系统范围 GB/T23507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目期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T156标准电压包装储运图示标志 GB/T191 GB/T762标准电流等级 GB/T2820.！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/T2820.4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/T3047.！高度进制为20mm的面板,架和柜的基本尺寸系列 GB/T3797一2016电气控制设备 GB3836.1爆炸性环境第1部分;设备通用要求 GB3836.3爆炸性环境第3部分;由增安型“e”保护的设备 GB/T3836.5爆炸性环境第5部分:由正压外壳“p”保护的设备 GB3836.6爆炸性气体环境用电气设备第6部分;油浸型“o” GB3836.14爆炸性环境第14部分;场所分类爆炸性气体环境 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 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 4025 4208外壳防护等级(IP代码 GB 6388运输包装收发货标志 GB GB/T6995.2电线电缆识别标志方法第2部分:标准颜色 GB/T7251.1一2013低压成套开关设备和控制设备第1部分总则 GB/T9089.2户外严酷条件下的电气设施第2部分;一般防护要求 GB/T12668.1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/T12668.2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/T12668.3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/T13955剩余电流动作保护装置安装和运行
GB/T23507.2一2017 GB14050系统接地的型式及安全技术要求 GB/T14549电能质量公用电网谐波 GB15599石油与石油设施雷电安全规范 GB/T16895.3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石油钻机用电气设备规范第1部分:主电动机 GB/T23507.1 JB/T3085电力传动控制装置的产品包装与运输规程 sY/T10041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船级社;2012) 海上移动平台人级与建造规范(船级社;2005 术语和定义 o GB/T3797,GB/T7251.1一2013GB/T12668.1、GB/T12668.2,GB/T12668.3和GB14050界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 systemtest 系统总装试验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,在正式投人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 -设计序号品种代号规格代号特征代号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ACSCRDC的直流调速方案 p 表示ACDCAC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
GB;/T23507.2一2017 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适用的钻机规格规格 15 40 50 70 20 30 120 150 80 90 代号钻机规格 1500 2000 3000 4000 5000 7000 8000 9000 12000 15000 mm 示例，适用于陆地用7000m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/T156的规定执行钻机主柴油发电机组的额定电压宜为三相600V 或690V 设备的额定电流等级按照GB/T762的规定执行交流电源额定频率为50Hz或60Hz) 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一5C十40C,并且24h内平均温度不高于十35C;户内装置的相对湿度;在最高温度为十40C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十20C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:-20C十50C且24h内平均温度不高于十45C;户外装置(含控制房)的大气湿度条件;环境温度为十25C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”(船级社:2012)和“海上移动平台人级与建造规范”(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/T7251.1一2013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1000m 若在海拔高于1000m的地方安装使用,应按照GB/T3859.2 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
GB/T23507.2一2017 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”(船级社:2012)和“海上移动平台人级与建造规范”(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10Hz~ 150Hz时,最大振动加速度不应超过5m/';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2Hz13.2Hz时,振幅峰值不应超过士1mm;在振动频率为 13,2Hzl00Hlz时,最大振动加速度不应超过7m/s 5.2特殊使用条件特殊使用条件有以下各项环境温度、相对湿度、海拔与5.1的规定不同 aa b 温度或气压的急剧变化,在设备内部可能产生异常凝露空气被尘埃、烟雾、腐蚀性或放射性微粒或盐雾严重污染 c d 暴露在强电场或强磁场中; 暴露在高温中,例如太阳或火炉的辐射受霉菌或微生物侵蚀安装在有火灾或爆炸危险的场所; g 遭受强烈振动或冲击; h 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人墙内; 为解决电和辐射的干扰而采取的适当措施; 可能遭受强风或海浪的冲击; k 设备高度集中,使电气设备的布置受空间限制严重其他的特殊使用条件 m 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人额定电压的士10%,短时(在不超过0.5s的时间内)交流电压波动范围不超过额定输人电压的-15%十10%; 频率波动不超过士2%,频率的变化速度每秒不超过士1% b 相对谐波分量不应超过10%; c d 多相电源的负序分量不超过正序分量的5%; 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)的士15% 注此范围不包括蓄电池充电要求的额外电压变化范围
GB;/T23507.2一2017 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”(船级社 2005)和“海上移动平台人级与建造规范”(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; a 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/T2820.1的规定; 型号规格相同的发电机组,在20%一10%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士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士10%或最小机组额定值的士25%; 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; 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”( 船级社;2012)和“海上移动平台人级与建造规范”(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20mm,最小爬电距离应为 30 nmm 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空气中的最小电气间隙爬电距离的最小值额定绝缘电压U mm mmmm ！ I.63A I>63A 63A 1>63A U<60 60GB/T23507.2一2017 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 a 之间在主电路的每一个极与其他极之间; b 没有连接到主电路上的每个控制电路和辅助电路与 c 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/T7251.1一2013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设备的所有带电部件与相对连接裸露导电部件之间 a 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工频耐受电压值额定绝缘电压U 工频耐受电压(交流方均根值 U60 1000 u 60心 300 2000 300GB;/T23507.2一2017 表5允许温升温升设备内部的部件表面材料内装元、器件符合元、器件的各自标准受下属条件限制: 导电材料的机械强度母线和导线,连接到母线上的可对相邻设备的可能影响; 移动式部件和抽出式部件插按与导体接触的绝缘材料的允许温度极限式触点 -导体温度对与其相连的电器元件的影响对于插接式触点,接触材料的性质和表面的加工处理金属表面 30" 可接近的外壳和覆板绝缘表面 40" 15 金属手动操作器件绝缘材料 25！用于连接外部绝缘导线的端子 70 分散排列的插头与插座由组成设备的元、器件的温升极限而定除非另有规定,那些可以接触,但在正常工作情况下不需要触及的外壳和覆板,允许其温升提高10K 那些只有在设备打开后才能接触到的操作手柄,例如抽出式手柄等,由于不经常操作,故允许有较高的温升 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饷管或纯铜管 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/T3797的规定执行 5.11元、器件的选择与安装 5.11.1设备中所选用的导线颜色应符合GB/T6995.2的规定,用户有特殊要求时应声明 5.11.2 设备中所选用的指示灯和按钮颜色,应符合GB/T4025的规定执行 5.11.3设备应有正常的操作机构操作机构的运动方向,应符合GB/T4205的规定执行
GB/T23507.2一2017 5.11.4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2m,并且不应低于0.4m 5.11.5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/T3047.1的规定执行 5.12.1.2设备的外壳防护等级,按GB/T4208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,无橘皮等缺陷柜/台的门应在不小于90"的角度内灵话启闭同一组合的设备,如装设门锁时,应装设能用 5.12.1.5 同一把钥匙打开的通用锁 5.12.2抽屉和插件抽屉和插件应方便地插人和抽出,所有接、插点均应保证接触可靠 5.12.2.1 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0.75mm”的单股铜绝缘线或0.5mm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 0.2mm(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/T7251.1及GB/T3797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(110V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
GB;/T23507.2一2017 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母线颜色颜色标记电路类型相序 A 相黄色 B相绿色交流 C相红色零线或中性线N 淡蓝色安全用的接地线PE 黄和绿双色(每种色宽约15mm100mm交替标注正极棕色直流负极蓝色接地中线淡蓝色 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相序相序垂直排列水平排列前后排列 A相上方左方远方 B相中间中间中间下方有方近方 C相正极上方左方远方负极下方右方近方中性线(接地中性线》最下方最右方最近方 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63A以上的电路接线,允许外部电缆进人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20cm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
GB/T23507.2一2017 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较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) 5.13.3.1 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 a 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 10C 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 b 软电缆,推荐选用YCw重型橡套软电缆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; 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 .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 5.13.3.2电缆不应直接置于地面上求,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20emm 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600V690V)交流电源系统一般采用IT接地形式;低于600V 690V)的低压电源系统可采用TN、TT、IT的接地型式之一,见GB/T9089.2及GB14050 但进人危险区的电源,应拨5.20.31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/T13955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 10
GB;/T23507.2一2017 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保护导体的截面积设备相导体的截面积s 相应保护导体(PE.PEN)的最小截面积s mm mm s<16 16GB/T23507.2一2017 表9接地端子或接地螺钉的最小尺寸接地端子或接地螺钉的最小尺寸装置额定电流 mnm 1,<200 M6 M8 2001000 M12 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禁止开关器件进人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,唯一允许的措庖是设置连接片,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人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、选择和安装应做到满足电气装置的保护和工作要求,使保护装置正常工作 a bh 能无危险地承受接地故障电流和泄漏电流的影响能承受外部环境的影响; c 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,或埋人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4Q. 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 的易弯曲型的铜导线或铜电缆 mm 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25mm”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 12
GB;/T23507.2一2017 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25mm'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: 接地网的接地电阻应符合5.14.4.3的规定; a b 接地网的完整性; 接地的连续性应符合5.14.2.3的规定 c 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GB15599和GB/T16895.3的规定执行对于海上钻井平台的防雷电接地,应根据《海上移动平台人级与建造规范(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50V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: 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 a 不致意外地触及带电部件; 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 b 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; 移动、打开和拆卸设备应使用专用钥匙或工具; 切断电路时,电荷能量大于0.1」的电容器应具有放电回路,5s以后的剩余电压不应超过 d 60v(峰值) 在充电电压较高,有可能产生电击的电容器上,应有警示标志能钮相操作手柄等部件,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人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 13
GB/T23507.2一2017 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开关操作过电压; a b) 熔断器分断时产生的过电压; 变流元件换流过程中产生的过电压; c 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 14
GB;/T23507.2一2017 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 5.15.11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(如涧滑、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、钻井系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:当该机投人运行之后,空间加热器能自动停止供电 5.16.8钻机的低压(400V或480V)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% 应用于海祥钻机的主变压器,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 15
GB/T23507.2一2017 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 5.16.11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:30kw及以上的电动机均集中控制,两地操作;30kw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,应当送人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/T2820.4),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、10s); 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启动、停机、送电、停电、调频和调压; a 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; 正常运行和事故性质的声光信号 c 可靠的准同步并网、解列;自动的有功功率和无功功率均衡 d 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(大功半可控整流器,大功半不可拉整流器,大功半交-直交变频器、大功半直交逆变器、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 16
GB;/T23507.2一2017 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变流装置应符合GB/T12668.1或GB/T12668.2的规定,同时符合G;B/T12668.3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/T23507.1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人端的电缆,应选用带屏敞层的阻燃型动力电缆,屏敞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人端的动力电缆长度,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5oD)B、Z70DB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 i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士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 17
GB/T23507.2一2017 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)接人条件下,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*士10";对于三台三缸泵,稳态时的活塞(泵压)相位角40"士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“起动加速一等速一减速一停车”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士5kN 5.18.4.9恒钻速自动送钻控制模式:应保持进速度恒定了现场的传感器、,编码器、变送器等的条件下,钻机的所 5.18.4.10 体化仪表和数据存储:在用户安装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 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 11 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 18
GB;/T23507.2一2017 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/T14549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/T10041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十200C,即符合GB3836.1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,为一20C十40C 若环境温度范围不同时,应按GB3836.l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GB3836.14) 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: 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/T3836.5 a 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安装于危险区内的传感器、编码器等,其防爆形式应按GB3836.3的规定采用本安型“”;或附爆型“d” 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GB3836.6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40C 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人口取气点)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200Pa)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 50Pa 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12mim 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 19
GB/T23507.2一2017 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 5.20.2.11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,安全棚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1.5mm ?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一个放水孔,平时堵上,当其内有积水时可放出 5.20.2.16司钻电控台应设有一司钻电控台上至少应设下列音响报警及故障指示信号 5.20.2.17 柴油发电机组并网工作信号 a b 传动柜工作指示; e 事故指示; d 警告指示(可选); 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占电网总功率比例的指示表,和可指示转盘/顶驱扭矩大小的仪表或者在操作屏幕/显示屎中进行集成数字化显示 5.20.2.19脚踏主令控制器的给定要和手轮的给定作用配合使用,给定信号要准确脚踏主令控制器的给定可进行有级或无级调节,有级给定时不应少于四级其给定到最大时,应使绞车转速达到设计值 5.20.2.20脚踏主令控制器的给定要灵活可靠,当松开时给定要能可靠复位到零 5.20.2.21应采取防水及正压防爆措施 5.20.3危险区内的布线 5.20.3.1进人危险区的电源中性线(N)和保护接地线(PE)应分开,即三相五线制(TNS型) 如果是三相四线制(T型)供电,则应在安全场所先局部转换为三相五线制(局部转换成TN-S型或TN-C-S型) 5.20.3.2危险区内的所有布线都应采用电缆,电缆可安装在连续的电缆支持系统中,或采取其他措施作为机械损伤保护 5.20.3.3具有连续式防水功能的电缆,在通过危险区和非危险区的分界面进人非危险区时,在界面上不需要密封,只需在危险区的电缆终端安装密封件 5.20.3.4连接到危险区内电气设备的电缆,应通过引人装置进行引人装置采用下列方式之一密封圈式引人装置; a b 浇注固化填料式密封引人装置; 金属密封环式引人装置 c 通过引人装置引人的电缆,应保证设备的密封作用及电缆和设备的可靠连接 20
GB;/T23507.2一2017 5.21控制房 5.21.1 总体要求 5.21.1.1电控设备的户内部分应安装在钢结构的控制房中,并整体对外接线控制房应保证钻机电控系统的控制功能 aa b 承受经常吊装运输的要求; 适应钻机现场的环境; c d防雨,防尘,防火,防锈蚀、隔音、,隔热; 满足各种安全防护要求 e 5.21.1.2控制房的外形尺寸,应符合铁路、公路的运输规范如有特殊要求,需用户与制造厂协议确定 5.21.1.3控制房一般应为拖撬式,如有要求,应留有自背式撬头底座应坚固、房体结构应有足够的刚度;不发生变形控制房内各控制设备应牢固地固定 5.21.1.4控制房应方便起吊和装卸运输底座上应留出吊装用的吊装措施;房体外壳应标明醒目的重心标志和吊装标志,并应符合GB/T191和GB/T6388的规定 5.21.2环境适应性 5.21.2.1控制房的结构,应具备防雨的能力,并具有排水的设施,使雨水不能滁留和渗漏放置控制柜的主控制房体部分应达到IP55;安装变压器、电阻箱等大量发热部件的房体部分应达到IP24 5.21.2.2控制房的房壁应有足够的隔热、阻燃、隔音能力，一般壁厚不小于80" 中间充填的保温 mm 材料应是轻质的阻燃材料,推荐使用“离心玻璃棉毡”,对于海上钻井平台,需提供船级社的形式认可证书,并规定防火等级,例如:A60 不应使用不阻燃的各类“发泡”材料房顶绝热层的热阻应高于侧壁的热阻 5.21.2.3控制房的结构应有利于房内发热热量的制冷循环,推荐使用冷、热风道分开的强制循环结构应设置可靠的,制冷(制热)能力足够的空调设备推荐选用具有两套制冷制热)单元的设备,在最大发热且外界环境温度最高时,控制房内应保持在18C28C的合适的温度选用的空调设备可以是单制式(制冷)的,也可以是双制式(制冷、制热)的对于海上钻井平台使用的空调设备,应选用适应海上环境条件的特殊型号应选用具有两套制冷制热)单元的设备,当一套制冷(制热)单元不工作时也能达到规定的制冷(制热)能力 5.21.2.4控制房的底座建造过程中,主结构件(包括吊装结构件)应经过超声波无损探伤合格 5.21.2.5控制房的所有黑色金属结构件,应经过以下严格的前处理喷漆之前的黑色金属表面化物残留量不应超过504g/em aa 喷漆之前需经喷砂(使用不规则的钢丸或砂丸)处理,喷砂后表面粗糙度Ra应达到50m b 75Mm;焊缝经磨平或磨平后喷砂处理,焊缝的表面粗糙度不应低于25Mm; 应选用附着力强的底漆,推荐富锌环氧漆喷漆之前不准许使用腻子;喷漆涂层不应有松软及以上的气泡;个别气泡的最大直径不应超过明显起皱现象,不应普遍出现直径大于1mm 5mm; 油漆要求耐久能抵御风沙、烈日、严寒、盐雾等恶劣环境;底漆的干膜厚度应为40" m 50" "m;底漆十中间漆十面漆的总干膜厚度不应小于160m;喷漆颜色按用户要求,推荐白色用户如有要求,油漆品牌、工艺、颜色按要求执行 5.21.2.6外接电缆的连接,应采取防雨,防尘措施;应具有一定的机械强度,并保证连接可靠,虽受温度变化、振动等影响,也不应发生接触不良的现象 21
GB/T23507.2一2017 5.21.2.7控制系统的控制房与发电机房之间,以及进出控制房的电缆之上方,应搭建防雨棚 5.21.3安全与防护 5.21.3.1控制房要求制造成具有以下安全逃生的形式当控制房超过一定长度时,应具备两个可以逃生的安全门这两个门应安置在控制房的两侧 a b)控制房供逃生的安全门上的门锁,应设计成从房内不用任何工具、徒手用最简单的动作就能打开控制房内的主通道以及通往逃生安全门的通道上,不准许安装或堆放任何障碍物 c 5.21.3.2控制房的门锁,应当做到只有从外面使用特殊的钥匙才能打开,只有专人才可人内进行操作维护 5.21.3.3对控制房的照明和应急照明的要求: 控制房内应有充足的照明,照明灯应具备两个开关,应分别装于两侧进门不远处;房内还应装 a 有控制房端照明的开关; b 控制房内应装设应急照明灯具当电网停电时,应急灯具应自动打开,并保证应急照明时间超过40 min,对于海上钻井平台的电气控制室应保证应急照明时间超过90" min 5.21.3.4控制房内应装设烟雾报警器烟雾报警器除能发出声,光报警外,还应具有电信号发送至控制系统的报警回路 5.21.3.5控制房内应具备足够的、有效的、适用于扑灭电气火灾的灭火装置 5.21.3.6控制房内应铺设绝缘地板,绝缘地板应承受超过2000V的工频耐压试验控制房内还应当具有适当数量的(单相或三相)电源插座,此插座应具有接地保护(PE)线控制房的外接电缆,应使用接线插座连接,应做到 5.21.3.7 在各接线插座和电缆上要对应标注醒目的、不褪色的永久性接线标记 a 对接插件的要求 b 凡是经过接插件连接的,电源出线(带电侧)应接人插座(凹型),电源进线(非带电侧)应按人插头(凸型); 插座、插头都应具备密封圈,接插后应相互拧紧插座和插头都应具有带密封圈的端盖，不接插时用端盖拧紧; 3)不同电压等级、不同电流等级的接插件,不准许互换;或设明确的指示标牌使用母线搭接的动力电缆,搭接处的裸露部分应具有绝缘罩 5.21.3.8控制房的房体应按照5.14.4.4的规定,具备两个以上的接地端子或接地螺钉,并具有接地符号的标志控制房的接地螺钉不应小于M12,推荐使用铜螺母针焊接地端子上不能有油漆、锈蚀等导电障碍物 6 试验 6.1试验分类试验分为: 型式试验 a b) 出厂试验; 总装试验 c 6.2型式试验按GB/T3797的规定执行 22
GB;/T23507.2一2017 6.3出厂试验按GB/T3797的规定执行 6.4系统总装试验 6.4.1系统总装试验的要求 6.4.1.1系统总装试验的项目电控系统的安装、接线检查(见6.4.2.1); a b 电控系统的联锁、保护试验(见6.4.2.2); 电控系统的操作和通信试验(见6.4.2.3) d 柴油发电机组的控制系统试验见6.4.2.4); 电磁涡流刹车的控制系统试验见6.4.2.5); 起、放井架和底座时控制系统试验(见6.4.2.6); 绞车高速时控制系统试验见6.4.2.7) g h 游车位置控制系统试验(见6.4.2.8); 绞车重负荷时控制系统试验见6,4,2.9) 钻井泵带载荷的控制系统试验见6.4.2.10); j k 钻井泵的软泵控制如有)试验,(见6.4.2.11); D 转盘高速时控制系统试验见6.4.2.12); 转盘堵转时控制系统试验(见6,4.2.13) m 自动送钻系统控制试验(见6,4.2.14); n 用户认为有必要作的其他各种试验 o 6.4.1.2总装试验中如果出现不符合技术协议、不符合原设计目标或不符合本规范所规定的技术指标应当立即整改,直到全部试验的结论合格总装试验合格后应当出具正式试验报告,由有关各方签字认可总装试验的结论,将作为用户对整套钻机验收的基本依据之一总装试验可根据实际情况安排次序,也允许交叉进行对于有些在主机厂的总装试验中不具备试验条件的项目(例如;接地极的检测、转盘的扭矩控制试验等),允许在钻井现场进行 6.4.2试验方法 6.4.2.1控制系统的安装、接线检查控制系统的安装、接线应按下列方法进行检查在总装现场按照GB/T3797一2016中7.2的要求分别进行检查;对于防爆电器产品还要检查 a 防爆认证证书和Ex标志 5 检查总装现场的所有外接电缆和导线,应按照设计要求正确无误的连接;电缆的型号规格、电缆的标识、接插件及其标识应正确;接线的连接和接插应牢固可靠测量各主发电机、后备(或辅助)发电机、主变压器、各主电动机,各辅助电动机以及所有的动力电缆的绝缘电阻,应当符合其产品本身的规定及5.5的规定,测量方法按照GB/T3797的规定检查电缆桥架的走向及电缆的布置和安装应合理、美观,也应符合井场电路的有关规定;检查电缆桥架的结构、强度、防护性能、搬迁折叠的灵活性等应符合规定检查接地系统: 检测控制系统的接地极应符合5.14.4的规定(如果在总装试验现场不具备条件,本项 23
GB/T23507.2一2017 检查允许改在钻井现场进行); 检查控制系统接地网的完整性(包括屏蔽型动力电缆、屏蔽型控制电缆应全部可靠接地), 应符合5.14.25.14.4的规定测量整个接地系统的连续性,任何两个接地点之间的电阻值都应符合5.14.2.3的规定值 6.4.2.2控制系统的联锁、保护试验控制系统的联锁、保护试验应符合如下要求检查、试验电源系统的联锁;所有不准许并网运行的电源开关之间,应可靠联锁,不能同时合 a 闸,例如;主变压器低压输出电源与后备发电机电源之间检查、验证凡是具有正、反向运动的主传动和辅助传动机械,其正向控制和反向控制应可靠联 b 锁,不能同时合闸或同时给定信号在其有转盘,顶驱相互切换的系统中,应对于公用的部分(例如变流器)的各种连接,包括主回路进出电缆、反馈信号电缆、控制联锁电缆、PILC及通信接口等,应进行全面的检查和试验绞车、转盘/顶驱、钻井泵等主拖动系统中,冷却风机、检修开关与其控制回路的联锁,在失风状态或检修开关处于检修位置时,该电传动系统无法启动,或在正常运行中则应按规定的程序停下,同时报警检查、试验大功率制动电阻箱的失风、超温联锁保护:当电阻箱处于失风或超温状态,绞车电传动系统无法启动或在已经运行状态下立即停车、紧急制动并报警检查,试验所有带空间加热器的主设备,在设备停机状态下加热器允许处于加热状态,而当该设备投人运行时,加热电源应自动断开检查,试验司钻控制台内正压防爆措施的有效性:当通人规定压力的洁净空气并且压力继电器动作后自动延时达到规定的吹扫时间之后,才能送进控制电源;或者按照使用说明书规定的吹扫时间进行有效吹扫之后,再由压力继电器控制送进电源对于传动箱、齿轮箱等的润滑油系应与油压传感器进行联锁控制,当油压低时应自动报警钻井泵用的注油泵和喷淋泵也应当与钻井泵的控制回路正确联锁,钻井泵启动之前注油泵和喷淋泵应先正常运行检查、试验各种与机械相关联的联锁接点,应工作正确,例如各种离合器等检查、试验盘式刹车作为紧急制动措施的安全保护回路的联锁正确性当绞车电传动系统或自动送钻电传动系统发生超速、超温、熔断、过流、接地等事故,防碰开关动作,或人为给出保护信号时,盘刹应可靠动作,并发出报警信号检查、试验惯性刹车与转盘/顶驱电传动系统的联锁保护,当电传动系统发生超速、超温、熔断、过流、接地等事故,或人为给出保护信号时,惯刹应可靠动作,并发出报警信号在钻井泵由双电机拖动的情况下,应检查、试验链轮防滑及其保护环节应正常、可靠运行检查,试验所有的运行指示灯、故障指示灯.报警声光信号,应当指示正确无误检查,试验紧 d 急停车按钮的紧停功能和由此发生的报警及紧急制动等功能一验证其控制功能和控制效果,应达到设计检查、试验阀岛控制的全部输人、输出接线,逐要求 6.4.2.3控制系统的操作和通信试验 6.4.2.3.1各种电源的操作试验对于以下各种电源中的所有开关,应逐一进行通电操作试验,以确认所有电源供电的正确性由柴油发电机组发出的600V690V)交流供电主电源系统; a 24
GB;/T23507.2一2017 b)由主变压器或者后备发电机组供给的380V/220V(480V或其他规定值的电压)交流低压电源系统,包括控制电源、,辅助供电电源、应急电源,以及对井场电路供电的动力电源、照明电源、生活用电等; 经变换后作为控制电源的24V或其他规定值的电压)直流电源系统 6.4.2.3.2MCC操作试验分别以手动、自动方式对于McC系统的每一条回路进行通电操作试验,启、停每一台电动机都应当能正常运行;采集进人控制系统的电动机启、停信号都应正确无误在设置软起动设备的系统中,应按设计要求对于软起动器的控制参数进行整定;然后进行逐台电动机软起动试验,在大容量的电动机带负载起动时,应记录每台的起动时间,起动电流和电压降落等数据 6.4.2.3.3手动操作试验从司钻控制台上,按使用说明书对钻机的主传动系统进行选择和操作,并验证其操作的正确性这些操作包括正转、反转,单机或双机主从控制),选上,手轮的零位和给定,手柄控制,电磁涡流刹车给定等对于直流电传动系统,当设计为一台变流装置驱动多台电动机时,应进行切换逻辑操作试验,验证直流接触器的切换正确性 6.4.2.3.4“正常”和“应急”操作方式试验使用“正常”操作方式,对于整台钻机按照预先设计的操作步骤(包括手动、自动操作),逐一进 a 行全面的控制操作试验,以验证系统设计、制造、安装、调试的正确性将系统的操作方式转变为“应急”操作方式,按照设计的应急操作步骤逐一进行试验,验证系 b 统在应急状态下操作功能的正确性 6.4.2.3.5通信网络试验 PLC试验:检查PLC的安装接线,核对输人/输出接口及通信接口的正确性;检查并在系统操 a 作过程中验证PLC程序的正确性触摸操作屏试验;检查触摸操作屏及控制手柄、手轮的安装接线,核对通信接口的正确性;检 b 查程序,画面、显示数据的正确性;在系统操作过程中,验证其控制功能的正确性通信接口检查;检查系统中所有的通信接口、,通信电缆的安装接线的正确性通信网络试验;在现场总线控制系统中,对于通信网络的所有连接设备,逐一进行试验,验证 d 每一个设备的地址编码,通信报文、上下传输等通信要求都应正确无误网络中所有设备的通信功能全部正确之后,进行整台钻机控制系统的各种操作、控制、数据传输等的全面试验,验证其正确性、可靠性应达到设计要求 6.4.2.3.6一体化仪表系统试验检查所有传感器,变送器、编码器的型号、规格,安装、接线,应正确无误;安装在危险区的设备,应具有防爆认证标志,其安装、接线应符合相应的规范所有传感器,变送器,编码器等仪表,都应按照使用要求逐个进行通电试验验证其输出信号的正确性、检查信号输人到控制系统的正确性;整定和校验各种限值及报警信号值检查验证数据储存的正确性凡在总装试验中不具备条件无法进行试验的项目,允许在钻井现场补做 25
GB/T23507.2一2017 6.4.2.4柴油发电机组的控制系统试验 6.4.2.4.1 单台机组试验单台机组应进行如下试验单机空载试验:检查油、气、水、电路的安装接线应正确无误,各紧固件有无松动;起动应顺利、 a 正常;手动控制机组应正常运转在怠速、满速发电状态,输出电压、频率能稳定在额定范围之内;柴油机排烟、声音应正常,机油压力、水温、柴油压力、排气温度、机油滤清器压差、转迷,运转时间等仪表显示应正确,所反映的柴油机性能应正常;停机操作正常此项试验中,应检查测试的项目有;励磁回路检查;速度调节器及速度检查、启动检查试验、怠速试验、电压调节器检查试验,柴油机调速检查试验、额定电压测试,发电机空负荷发电检查、发电机相序检查、控制电源和稳压电源的单元检测;测量回路及指示仪表检查、电力仪表检查、交流接地测试、停机试验等单机负荷试验;对处于正常发电状态的机组,从空负荷逐步施加到额定负荷每台发电机组 b 都应在额定功率的90%~100%的载荷下稳定的工作整定、校验以下各种保护的正确性;发电机主开关的过流(长延时,短延时、瞬时动作)保护,过励磁保护、过频保护,欠频保护、过压保护、欠压保护、超速保护试验中应记录如下数据;发电机的电压,电流、有功功率,无功功率、视在功率,功率因数及柴 d 油机的机油压力、水温、排气温度注:本项试验可结合钻井泵的载荷试验一起做或交叉进行 6.4.2.4.2并网试验对于任意两台机组、任意三台机组、直至全部的机组,都应相互组合进行并网试验,试验中应做到每台机组都轮流当作先开机组、再当作并人机组使用 a 空载并网试验;检查同期电路工作正常运行按照事先排定的先后顺序,依次手动操作并网，应做到操作并网可靠、运行正常 b 解列试验;将已经并网的机组依次解列,应操作正常无误负荷分配试验:对于已经并网的机组,由空载逐步加载至满载,应稳定运行在并网和解列过程中,有功和无功负荷的分配应均衡、负荷转移应平稳应达到设计指标要求调试、整定并测量如下项目:逆功率保护的整定;柴油机升降速斜率一致性试验;频率调节精度测试;电压调节精度测试;动态响应时间测试;有功负荷分配均衡度测试;无功负荷分配均衡度测试;负荷限制值的整定试验中应记录如下数据;负载功率(每台泵的泵冲,泵压,每台拖动电动机的电压,电流),每台 d 发电机的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等注本项试验可结合钻井泵的双系或多泵的载荷试验一起做或交叉进行 6.4.2.5电磁涡流刹车控制系统试验在绞车没有设置电气制动的场合如;直流电传动系统),对于作为辅助刹车的电磁涡流刹车应做性能试验挂上电磁涡流刹车,合上电磁刹车电源,绞车使用“低速档”;踩脚踏主令开关,使绞车加速,此时操作涡流刹车手柄,使涡流刹车电流达到最大,绞车转速明显下降并逐渐接近零,说明电磁涡流刹车工作正常电磁涡流刹车的断水/失风、断电保护应当动作正常,当断水/失风或断电时应发出报警信号或根据用户要求立即进行紧急制动紧急制动根据需要可手动解除 26

石油钻机用电气设备控制系统规范解读

随着石油工业的不断发展，石油钻机已成为开采石油资源的重要工具之一。在石油钻机中，电气设备控制系统扮演着关键角色。因此，石油钻机用电气设备控制系统规范第2部分：控制系统GB/T23507.2-2017的出台，对于保障石油钻机的安全、稳定运行起到了重要作用。

一、规范概述

GB/T23507.2-2017是针对石油钻机用电气设备控制系统的规范，主要内容包括石油钻机用电气设备控制系统的定义、分类、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等方面，是石油钻机用电气设备控制系统设计、生产、检验、使用的重要技术规范。

二、规范应用

GB/T23507.2-2017规定了石油钻机用电气设备控制系统的必要性、适用范围和分类。其中，对于不同类型的石油钻机，其控制系统的要求也有所不同。

规范要求石油钻机用电气设备控制系统必须能够正常稳定地工作，并具有以下特点：

安全可靠：控制系统必须保证在正常情况下不出现危险和事故。
灵活性强：控制系统必须能够适应石油钻机不同的工作状态和环境变化。
易于操作：控制系统必须简单易懂，方便人员操作。
维护保养方便：控制系统必须易于维护和保养。

此外，规范还对石油钻机用电气设备控制系统的试验方法和检验规则进行了详细说明，以保证系统的质量和可靠性。同时，规范提出了对石油钻机用电气设备控制系统进行标志、包装、运输和贮存的要求，为产品的销售和使用提供了保障。

三、规范应用实例

下面以某石油钻机的控制系统为例，阐述GB/T23507.2-2017规范的具体应用：

根据石油钻机的工作环境和需要，该钻机控制系统采用了PLC（可编程逻辑控制）技术，并且设置了多个故障检测和报警功能，以确保在异常情况下及时停机保护。此外，为了方便人员操作，该控制系统还设置了触摸屏和远程监控功能，可以通过界面直观地查看钻机的各项参数和状态，并能够随时远程监控和掌握钻机运行情况。

在使用石油钻机前，必须对其控制系统进行检验。根据GB/T23507.2-2017规范的要求，应对控制系统进行全面、系统性的试验，并对试验结果进行记录和备份。只有通过了试验的控制系统才能用于实际生产。此外，在钻机运输过程中，也需要按照规范中的要求进行包装和标志，以确保产品安全到达目的地。

四、结论

GB/T23507.2-2017规范的出台为石油钻机用电气设备控制系统的设计、生产、检验和使用提供了一定的指导。石油钻机作为高风险行业的重要设备，其控制系统的安全可靠性至关重要。因此，在使用石油钻机前，必须对其控制系统进行全面、系统性的试验和检验，并按照规范的要求进行包装、标志、运输和贮存。