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厦门莫格电气自动化有限公司

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 原SCR 系统故障分析及改造方案的提出

胜利九号钻井平台的SCR系统是1978 年设计制造，由于设备老化，元件陈旧等原因多次出现故障，主要表现为：控制系统运行不可靠，灵敏度低，引起设备误动作；保护功能不完善，缺乏电流限制和功率限制，曾发生过烧毁可控硅的严重事故；在大负荷时造成憋车现象，给柴油机的正常运行造成*的压力，给日常设备检验带来很大的不便，轻易造成井下复杂情况，不能很好地满足钻井生产的需妥。此外，由于这些原因给顶部驱动钻井系统的安装和调试也会带来麻烦。

鉴于以上原因，作者提出了利用可编程控制器对SCR系统改造的设想，并与电器维修中心协商论证，拟订了可编程计算机控制器为中枢的SCR系统改造方案。经过一年时间的系统分析，考证及试验，在正确把握各种工况的基础资料后，于1998 年3 月对平台的SCR系统进行了改造。

采用可编程计算机控制器（Programmahle computer controlle ，简称PCC）控制的智能化控制系统，其zui大优点是可靠性强、灵敏度高；具有故障自诊断和数据显示功能，便于排除故障，电流限制公道，正确；保护停机与报警功能完善。大大进步了安全生产效率。

3 改造后的SCR系统介绍

这次SCR 系统主要改造了控制系统，包括PCC 控制、触发电路、电压电流反馈电路等，下面将分别介绍。

3.1 可编程计算机控制器（PCC)

可编程计算机控制器（PCC）选用上海贝加莱产业自动化（上海）公司的2000 系列产品。可编程计算机控制器代表着一个全新的控制概念，它集成了 可编程控制器（Programmable Logical controller ，简称PLC ）的标准控制功能和产业计算机的分时多任务操纵系统功能。它能方便地处理开关量、模拟量，进行回路调节，并能用高级语言编程，具备大型机的分析运算能力。其硬件具有*新奇的插拔式模块结构，可使系统得到灵活多样的扩展和组合。软件也具备模块结构，系统扩容时只需在原有基础上叠加应用软件模块，其应用可从简单的逻辑控制直到复杂的分散化控制。可以说，PCC是这次改造后的SCR 系统的大脑中枢。在SCR系统中起了非常重要的作用。

B&R2003 系统是一种紧凑型的可编程计算机控制器，是这次改造的主要元件。它兼有中心智能和远程智能，既能以自己的CPU 作独立的控制器，并进行远程扩展，又能和现场总线连接，作远程I / O 模块。B＆R2003 系统的结构也是模块式的，所有的模块尺寸都相同，扩展和应用非常灵活。还能提供不同的检测功能，如I / 0 模块电压监控、站电压监控、排障监控、空闲周期监控、输出监控等。

B＆R2003 系统的硬件包括以下几个方面：

( 1 ）处理器：Motorola+RISC ;
( 2 ）一个CPU 存储容量：带EPROM 和FLASHPROM 的模块（100K ~16MRAM 和256K ~16MROM ) ;
( 3 ）数字I / 0 模块：每个模块八点（晶体管或继电器）;
( 4 ）模拟I / O 模块；每个模块四个通道（电压、电流等）;
( 5 ）基板，zui多可放九个模块；
( 6 ）网络及现场总线接口：CAN 、RS232 / RS485 / RS422 。

3.2 触发电路

触发电路板是根据SCR ON桥对触发脉冲的要求而设置的。本次系统改造触发电路采用CA6100数字型触发板。CA6100触发桥具有通用特性，用于控制可控硅的门极延迟触发角，从而实现移相控制。

CA6100通用可控硅触发板是以40 芯CMOS 大规模集成电路（芯片）为核心，利用锁相关技术（PLL）和多芯片合成技术（ MCM ) ，根据压控振荡器（VCO ）锁定的三相同步信号间的逻辑关系设计出的一种可控硅触发系统。0～5V 的直流输进电压信号，可以控制输出脉冲的移相范围从5° -175°可调。任何可调或手动输出的电压都可以很方便的与其连接，以控制大功率可控硅的工作。它在计算机、模拟或数字调节器与大功率可控硅之间形成了一个很好的缓冲界面，一方面，保证可靠而且有效的传输控制信号，实现系统设定的控制功能；另一方面，大大减轻了主电路对控制电路的干扰，在计算机及控制电路失控时能够自动保证主电路安全，进步了系统工作的可靠性。

CA6100触发电路板具有以下的优点：

( l ）输出的三相触发脉冲通过高频同步脉冲分频计数输出，因而具有高度的对称性、均衡性和良好的控制线性度；
( 2 ）触发板无需同步变压器，同步信号直接用高值电阻取自与可控硅相连的主回路，自动实现与电网同步；
( 3 ）触发板集缺相保护、软启停等功能于一体，功能密集程度较高；
( 4 ）具备相序自动测控核对能力，从而使其在主电路与调节器的联线上变得简单、可靠，无需作任何调测便能投进运行；
( 5 ）主触发板与辅助触发板相结合，可以很方便的实现输出12 个门极脉冲信号，而不再需要另外一个独立的门极延迟发生器。

3.3 其他元件

该系统的电流取样信号采用1500A / 0.1A 三相全桥整流，并带有微分反馈。电压取样信号是把主回路直流电压分压后取得。

4 功能介绍

这次SCR 系统改造，较过往增加了电流限制、闪光报警、数据显示、保护等功能、使SCR系统更为完善、安全、可靠。

4.1 电流限制

电流限制功能可由外部电位器设定，也可以由计算机内部设定。对于不同的设备，根据负载情况不同，而电流限制不同。带动泥浆泵时，双电机电流限定为1400 A ，由PCC 内部设定。带动绞车时，单电机限定电流900A ，带双电机电流限定为1800 A，脚踏时减半，由PCC 内部设定。转盘或顶驱为活动限制，由钻台通过手轮电位器给定，通过PCC处理以后输出响应。

4.2 报警和保护功能

(1)当主可控硅柜内冷却风机故障时，钻台和可控硅室内SCR ON 指示灯同时频闪（l 秒／次）。此时仍可强制使用，但只能维持10 分钟（以手轮或脚踏启动时计）, 10 分钟以后封闭触发板并闪光报警（0.5 秒／次）。

(2）具有可靠的手轮封闭功能，当手轮和脚踏均不启动时，或启动时手轮没有回到零位，触发板均被封闭，尽不产生失控间题。

(3）泥浆泵运行时，当电流超过1200 A时，钻台和可控硅室内SCR ON指示灯频闪（1 秒／次）警示。

(4）具有公道的脚踏功能。当脚踏启动时，zui大电流限制为电机电流的50 % ，不会产生憋车现象。手轮和脚踏可以并用，当绞车手轮启动以一定的速度运行时，踩下脚踏开关，绞车在原速度的基础上加速运行，并且脚的“感觉”很好，即当手轮的速度为V 时，记手轮的百分比速度为VH % ，则余下的（1 一VH % ）可由脚踏按行程均匀分担。

(5）当各路开关选择正确，但回路开路时，SCR 系统报警（l 秒／次）或停机并报警（0.5 秒／次）:

电流反馈回路开路时，报警；
电压反馈回路开路时，报警；
手轮给定回路开路时，停机并报警；
脚踏给定回路开路时，报警，并使该回路无效；
转盘或顶驱电流限制回路开路时，停机并报警。

（6）PCC 面板可显示可控硅所带负载，可控硅的电压、电流，风机运行情况及报警原因，且报警有记忆功能。

5 结束语

改造后的可控硅系统经过两个钻井井组的实验运行，各项性能指标均达到了预期设计要求，改造取得了成功。这次可控硅系统改造实现了钻井平台模拟控制到数字智能化控制的奔腾，为国内钻井平台可控硅系统数字化控制探索出了一条新途径。 (end) 

ADIC 96-5805-01 LVD SCSI Tape Drive DLT8ECN LVD SC100

HP 10897B LASER AXIS 10897-60002 INTER FEROMETER BOARD

Yaskawa SGM-01U3B4L AC Servo Motor 100W 200V 0.87A

TOKYO 3D81-000036-V2 TYB61E-1/PS1 3D08-000036-11

LEICA 301-360.040-007?/00 BOARD

LEICA LMW WETZLAR Master 2 301-389.030 BOARD

Tadiran Coral 8SLS 72449233100 8-Circuit SLT Station Card

Aten MasterView CS-1758 8 Port USB & PS/2 KVM SWITCH

Schneider Electric TSXDEY16FK TSX PREMIUM 16 I FAST 24VDC

DANFOSS EVITA OXYGEN METER OXY 1500 085G2020 IP65 24VDC

Sick Scanner KT5W-2P1113S30 PNP Switching

HP Agilent 85680-60037 A15 PROC BOARD ASSY for 8568A

BANNER USR7212YP2 MICRO-SCREEN V-Series 72" E W/PGTL 51325

MITSUBISHI AC SERVO MOTOR HA-FH55-UE-S2 239-60502-00 5000rpm

Perkin Elmer L1189014 Board

LOT OF 7 GLOBE MOTOR 455A116-3 MOTOR

Applied Materials / PICKER FI-PR747-THR01/?2 FI-PR747-128 0229-0881 BOARD

ATL 2500-0674-05A Board for ATL HID UltraSound

Applied Materials/AMAT 0021-20788EC Shield 8"

NEC NL128102AC28-07 TOUCH SCREEN A201492402091 TFT COLOR LCD MODULE

Applied Materials/AMAT 0200-10073 Insulator Quartz 200mm SimCa

SEH InterCon IC4-ETHERBOX M01960 Print server

5701C95008 Board

BECKHOFF AM3052-1G21-000?0 ServoMotor

Sage Instruments 930i Communications Test Set

ORIENTAL VEXTA GEAR HEAD 6GH10K-D1

MOTOROLA VIP1920-9T Flexible High Definition Terrestrial Hybrid Set-tops

SOCOMEC Sircover CD 400A Commutateur Changeover Switch

Anritsu MW910C OTDR W/SMF 1.3/1.5 UM Unit MH955C/OPT 01/MT40961

Applied Materials 0021-16781 Shield Upper 300MM

Teknor TEK-T830E/433 T830 Half-size CPU Board PC/104 Expansion Video LAN

Oriental Motor VEXTA FBLM5120W-GFBK5 Motor 120W With GFB5G10 Gear Head

Rauland Borg 212842 Board

TOSOH Ti A13268FG131 12.5" TARGET

SMC CQ2B63-01-59471 W/ NUPRO 702855 SS-8BK-VCR

BAYTEK Bayview72 PL2 E204460 BT151R1 Card

LOT OF 2 RAD ASMi-54L SHDSL bis Modem Transports Ethernet

Panasonic AC SERVO DRIVER MSDA041A1A07

Matec Instruments TB-1000 gated amplifier Toneburst plug-in Card MPC-263

HP Indigo ElectroInk Q5391-00690 Color Mixing 10 Cans for series press 1000/2000

LOT OF 8 Applied Materials 0020-21007 BLOCK WALL CLAMP W/3690-01077

Applied Materials 15-357732-00 REV C 0411-101137-003

Daifuku POD-3716A Board

Olympus U-ZPCB DV448302 Circuit Board

lot Motorola Maxtrac Radio 2x D33MWA2GF6AK HMN1056C FMN1609A NMN6210B HSN4019A

UNIT UFC-8161 200CC 3030-03882 DIGITAL ULTRACLEAN METAL SEAL 500 PSI 3500 kPa

Applied Materials / AMAT 0190-10230 CHASSIS CHAMB PNL BD 2 POS GDB CKT BRKR

AMX Tach Screen Panel 8.5"
Applied Materials AMAT 0020-24804EC Cover Ring 8" 101 0020-24804

PICMG Slot1 SBC MSPC-6886 / 6800 Single Board Computer

EMACS DM1S-3400V 400W Power Supply

18876-13364431A 18876-13364432A PART

Motorola SLF3230C HDII SIG ONMI Module

Eltrol FAB 3850052A ASSY 3900052 Amplifier Board

AMAT / Anorad / A.C.S. ELECTRONICS SB214PC4-F BOARD

ESI PS4B-220 Power Supply

Ceragon PORAM-18-NW 04-0523-0 840PH18R1B

ECI SI01&4 117008-6722 P.S. 368903 OPT 013 With SBU Module

Varian E37000105 Beamline Turbo N2 Regulator& valve 969-9831S001

kit Portwell ACTI-14AA & ROBO-8712VLA BIOS R1 B9305680 ZAB18712821 & PIO-NW/PC

Hitachi 569-5551 25696751 569-5555 NEVAC Board

Novellus Systems 03-288272 26-288272 BOARD ILDS Interlock C3 Vector

ATL 2500-0818-05A Controller Module for ATL HDI 3000 UltraSound

ATL 7500-0976-02B Scanhead Select Bigfoot 2X Module for ATL HDI 3000 UltraSound

opal 30613410200 30613411000 CARD

ATL 2500-0762-05A Doppler Acquistion Module for ATL HDI 3000 UltraSound

ATL 2500-0974-07A Bigfoot2x Channel Board Module for ATL HDI 3000 UltraSound

ATL 2500-0765-05F Master Power Supply Module for ATL HDI 3000 UltraSound

ATL 2500-0766-02C Digital Power Supply Module for ATL HDI 3000 UltraSound

ATL 2500-0764-05D Analog Power Supply Module for ATL HDI 3000 UltraSound

ATL 3500-3115-02 Module for ATL HDI 3000 UltraSound

VARIAN LINE TURBO PN: E3700010 113715003 9699831S001

COSEL ACE450F AC4-02J2H-00 400/450W Power Supply

ForeScout NA-0043G-RC CTR-02 CounterAct ROY-CCU2

In SCPT AIO HF A RVP FAB A Board

Anorad X AXIS Board B800275 109-40064-1482

Anorad X AXIS Board B806050-4.5A

Anorad 000-71202508-00 Board

HIWIN Mikrosystem & MEGA-FABS DBR-02-00 PCB

HINDS DPEM-460A 4022.455.16351 Photoelastic Modulator Electronic Head

Nanomotion 002ES001 000-7120258-000 Amplifier Board

PERKIN ELMER POL-341 P3REPCB1 341.01-71-00 B210-1013 B210-1012 PCB1 MOTHEBOARD

Microscope head lens X10

Anelva 951-704A Valve

LEYBOLD CONTROLLER VACCUM 72142057

Mango DSP 290023002 FA92204 Module

HITACHI KOKUSAI DENKI FB001-DS NOISE FILTER 208V 1-PHASE 15A

VARIAN E55000030 E19002300 CMC PM FIELD SR MOTOR MH2620

NOR NTN441AA OC-3x4/STM-1x4 1310 INTERFACE NNTML21GF10R

DV SecureLink NetTalk Amplifier RII DVT-RII-1 Rev C

Applied Materials 0190-10270 3M 56039-6

PALL T93030300010 VCSC100-04M3F

CERAGON OSU 7GHz LOW ODU 418-00-797-1 418-793-9

Hitachi KE Kokusai Electric Accuron CQ-1500A Digital Direct Controller CQ1500A

HORIBA Advanced Techno HF-960M Concentration Monitor HF/HCI/NH3 METER 24VDC 10W

LOT OF 3 IKO / NIPPON LINEAR WAY LWL9C1R80BH / LWL 9 C1 R80 B H
ATL 2500-0713-05A Pixel Space Processor Board for HDI-4000 HDI-3000 UltraSound

ATL 2500-0759-05A Wanted CPU Board for HDI-4000 HDI-3000 UltraSound

ATL 2500-0717-06A Board for HDI-4000 HDI-3000 UltraSound

ATL 2500-0714-04A Pixel Space Processor 2 Board for HDI-4000 HDI-3000 UltraSound

ATL 2500-0777-04A IMG MEM MOD FP 64M Board for HDI-4000 HDI-3000 UltraSound

ATL 2500-0768-03A Sample Space Processor Board for HDI-4000 HDI-3000 UltraSound

ATL 2500-1398-02A 7500-1398-06C PIM Board for HDI-4000 HDI-3000 UltraSound

ATL 2500-1413-01A AIFOM Board for HDI-4000 HDI-3000 UltraSound

ATL 2500-0929-01A AIFOM Board for HDI-4000 HDI-3000 UltraSound

EMACS / Zippy / ADVANTECH RHH-6460P W/2x HP2-6500P-R Power Supply PS2 500W

AERA Mass Flow Controller FC-D985c TC FC-D985CT-BH 300 CCM CI2 MFC2

BANNER USE7212YP2 MICRO-SCREEN V-Series 72" R W/PGTL

CISCO uBR10-MC5x20U-D

HP Agilent 85680-60118 A13 HP-IB Board Assembly for 8568A

HP Agilent 85680-60121 A12 RF Interface Boad Assembly Use for 8568A

HP Agilent 85680-60119 A14 Memory Board Assembly for 8568A

HP Agilent 85680-60126 FREQ CONTROL BOARD for 8568A

HP Agilent 85680-60024 BOARD ASSY VOLTAGE REGULATOR for 8568A

SYMBOL MC70 MC7090 Barcode scanner MC7090-PK0DJQFA?8WR W/Battery & Dock

SVG 9002 99-38154-01 W/PITTMAN GM8714F638

ADVANCE POWER MRE2400 RECTIFIER MRE24H54B01

NSB2107 REV C R1.0C/E633 SYSTEM BOARD

LOT OF Mini Circuits 15542 6x VAT-5 1x VAT-10 12x VAT-4 AND MORE +++

52-311-0180 52-301-0180-CTI?-ADIM PC BOARD

PERKIN ELMER N037-9044 PNY GAS BOX CONTROL BOARD W/ N037-9041

Dialogic 300SC/E1 75 96-0065-007 ZAC-10 83-0110-003 W/85-0111-005/8?3-0109-003

Matrox Genesis GEN/F/64/8 720-00 GEN CARD

Avaya 700438617-VSC CM3.1.4 LINUX UNITY SOFTWARE CD 700387467

Radware 908006 NetOptics 96595 96595RW 10/100/1000 Bypass Switch

FESTO 150-855-U613 ADVU-12-100-P-A 10bar 145psi W/FPS-1260-8

FESTO 150-855-U213 ADVU-12-100-P-A 10bar 145psi

FESTO 150-855-U913 ADVU-12-100-P-A 10bar 145psi W/FPS-1260-8

Evalue Technology ECM-5716 In Pentium-M CPU Board With CPU & RAM

SANKEN SVS-152 SAMCO-V VVVF Inverter 0.75kW 200-230V 106-SC-011

MKS PROCESS SENSE 20705 07XX07

Tadiran Coral 16SLS 72449234100 Circuit Card

SET OF 4 IKO METC 15-C1-R280 T1 HS2 NIPPON Linear Actuator 5-20060614

Tadiran Coral 2SD 449209100 Circuit Card

Matrox Genesis 720-01 GN60/F/64/8 Gen Card 5pcs Available

MOTOROLA / ADVANCED XPC8240RZU250C MGS352-636GG KIT

Tadiran Coral 8SD 2442051700001 Circuit Card

Tadiran Coral 4TPF 2443031200002 Circuit Card

LOT OF 3000 L.C.C. COMPOSANTS PASSIFS CAPACITORS EC04CE0181KHB

Advanced TCA / ATCA / ASIS Shelf MNGR USB ATCAXXU-340-000?2 Rev 1.0 Module

DOS POWER ED 3256-A ISSUE 3 REV A

LOT OF 2 Olympus Tokyo 323054/327933 Microscope Head With Lens

EXTECH 10 POINT AUTOMATIC TEMP SCANNER

AEG / MODICOM B826 AS-B826-032 AS-B826-000 24VDC

OPAL 30612141100 30612140200 CARD

MEIDEN CARD WITH CPU & RAM

AMERITEC AM7-2 CENTRAL OFFICE SIMULATOR W/10x LOOP/GND

UFG-03 HiDef 062714 0516FG912 ET6129/0513 PCI Card

LEICA LMW 301-360.031-007?/00 BOARD

Ceragon 7GHz 10-07901-1 A.02

OPTEM 25-81-01 ZOOM 65

MARCONI Digital Communications Analyzer 2851S OPT 01 02 13 15 24

ASTEC 73-690-0285 MP1-3L-3L-LLL-3?P Power Supply 1200W 100-240V 15A

SIEMENS TD 200 LIAD COLORSAVE-1000

METACOMP VMECOMM20 VME Module W/V20-4SIO-TTL

METACOMP VME/COMM20 V20-4SIO-TM VME Module

MOTOROLA MVME 162-522A 84-W8960B01G 01-W3960B VME Module

Minicom Smart IP Link Remote KVM IP Access

Vicon 915003 SBC Single Board Computer With RAM & CPU

LOT OF 2 THK HSR20R1SS +420LP-II MCL011 RISS 420LP2 Linear

Eicon Network Diva Server BRI-2M/-2F 800-683-01 810-367

Matrox Gen/Pro 721-02 GP60/F/64/F/64 Gen Card

Yaskawa SGDS-08A01A 200V 750W Servo Pack

CERAGON LOW BAND 15D7-161B05CPR1?12 EB-0327-4 7375.5-7536.5MH?z

TSC TTP-342 Plus Direct Thermal Label Printer Parallel Port

TransElectric HRR-C08W21-10A

Thermonics 1B-137-1A Card

Cisco Linksys SRW2048 48-Port 10/100/1000 Gigabit Switch with WebView

YAMAHA MPB MPB-E

CISCO 878W-G-E-K9 V05 Wireless Integrated Services Router 4 Port switch

Aten Technologies ALTUSEN KH88 8 Port High Density KVM Switch

Applied Materials AMAT 0020-26288 Shield lower 8" 101Duraso

HP Indigo CA344-19091 Tank Assy

Ceragon RFU-CX-F-18-TL 01-C18022L0 18-2A GHz RX: 19260-19710 TX: 17700-18150

SMC CYLINDER MDBT50-75-A53 145PSI 1.0MPa 10.2kg

Verint Smartsight Networked Video Server S1708

PRI / Brooks / Kla-Tenkor Equipe 71300901 Board

PRI / Brooks / Kla-Tenkor / Galil 4-Axis DMC-8240-F 2002-0120-BC003 Board

PRI / Brooks / Kla-Tenkor / Galil 4-Axis DMC-8240-M 2002-0121 Rev C Board

CRESTRON ST-1700C TOUCHPANEL TOUCHSCREEN ST-DSN

Aerotech Motion Control BA20-ES14389 BA Servo Amplifier

LOT OF 3000 L.C.C. CONTROLE CAPACITORS EC04ZE0562KHB

Lambda LRS-55-24 Regulated DC Power Supply 6.9A

LOT OF 365 GLORIA 100V 100uF CAPACITORS

SMC CMTA20-300 CMTA20-120 W/2x THK RSR15WVM

GAST 72R547-V116-D30?3X Pump W/ FASCO 24B1 D303X Motor 115V 5.3A 1/3HP

lot of 7 Koganei 180-4E1-PLL Solenoid Valve 0.15-0.7MPa

HP Indigo CA345-13317 Air Knife ASM IMP VENT

ECKOLD AG 230 805454 Pressure

HP Indigo CA345-00755 Sponge Roller Top Assy for series 6000/7200

SYMBOL MC70 MC7090 Barcode scanner MC7090-PK0DJQFA?8WR

Motorola Moscad-L CPU HOUSING F5999ASP05571