近年来我公司电动钻机普遍使用独立转盘变频驱动，变频器以其高效节能、调节方便的特点著称，现场操作人员可以很舒适的进行操作，相对于机械驱动有了很大的进步。鉴于目前现场技术人员水平参差不齐，遇到故障难以做出快速准确的判断而影响生产。针对此种情况，下面以我队使用的变频器为例，介绍石油钻机广泛应用的西门子6SE71系列变频器内部结构，分析故障原因，并给出了相应的维修方法。
二、设备基本情况
2.1 设备简介
50LDB钻机传动系统主要有两套400KW/400VVOLVO柴油发电机组；一台600KW/400V变频电机；一个司钻控制台和一个800KW/400V节能发电机；一栋VFD房；钻井辅助设备等构成。如图1所示：
VFD房内安装一台型号为西门子6SE7141-1EH62-3BA0的变频器，把400V/50HZ交流电整流成540vK流电，再把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。其原理框图如图2所示：
2.2 主电路
变频器由三台控制柜组合而成，分别是开关柜、整流柜、逆变柜。开关柜包含电抗器、隔离开关、保险等部件。整流柜中有SCR组成的整流桥。逆变柜内含有IGBT逆变桥，在IGBT逆变桥外是电容组，触发板与控制电路之间采用光纤通讯隔离，接口板提供触发光纤接口电路，CUVC矢量控制板是逆变器的核心控制板，有参数设置、矢量控制、保护、接口等功能，PMU参数设置单元提供参数显示、设置等功能。
2.3 控制回路
控制回路主要包括运算电路、检测电路、驱动电路、保护电路。本机为典型的矢量控制系统，现场操作人员通过使能开关、正反转开关、速度调节手轮、力矩限制手轮对变频器进行控制，驱动转盘电机进行工作。
三、常见故障及处理方法
3.1 启动故障
（1）故障现象
上电后PMu显示装置为正常状态，把司钻台使能开关打至开位，进线柜主接触器不吸合。
（2）故障分析及处理方法
这种故障原因一般有两种：一种是信号故障，一种是启动保护。检查司钻台电源，24V电源正常，排除系统电压故障。使能开关打至开位，检查综合柜端子排RTON/OFF端子，电压正常，检查端子排RT零位端子，无电压信号，此时可判断为调速手轮零位开关故障。维修好调速手轮后，正常启动。
3.2 逆变柜PMU黑屏且变频器无法正常启动
变频器上电后，逆变柜PMU亮一下灭掉或完全不亮，变频器无法启动。
打开逆变柜发现给逆变柜控制电路供电的24V直流电源工作指示灯不亮，确定为电源故障。用万用表测量直流电源输出端无电压，测量进线端子亦无电压，检查进线侧保险正常。接着检查整流柜380VAC变2220VAc变压器，进线侧无电压。检查开关柜-Q12小断路器正常，确定旁路开关故障，更换旁路开关后故障消除。
3.3 逆变柜PMU报F006故障
正常钻进过程中，转盘扭矩由于井下原因突然增加时，变频器停止工作，在逆变柜PMU面板显示F006故障代码。
变频器的过电压故障集中表现在直流母线的直流电压上，正常情况下，变频器直流电为三相全波整流后的平均值。节能发电机发出的电线电压为400V，则平均直流电压Ud=1.35U线=540V。
3.4 逆变柜PMU上显示F011故障代码
逆变柜PMu上显示FO11故障代码，含义是变频器因过流而关机。正常情况下此故障可通过复位操作排除，但此次无法复位，变频器上电后一直显示F011故障，无法消除。强行给使能信号，主接触器吸合后断开，PMU显示0008，开机信号封锁。
该故障一般是由以下原因造成的：一是变频器有短路或接地故障；二是负载处于过载状态。询问操作人员此故障出现的过程，由于井下原因连着出现转盘憋停现象.变频器过流停机.前几次都经过复位操作消除.后一次出现上述故障现象。进VFD房后能闻到很明显的糊味，断开变频器与动力电缆，对电机进行绝缘测试，测试结果正常，排除了电机故障；检查变频器逆变柜IGBT逆变电路，移走三块电容组，用万用表检查IGBT。
3.5 逆变柜PMu显示F023故障代码
正常钻进生产期间，变频器故障停止工作，逆变柜PMu报F023故障代码，复位操作后正常运行，一段时间后重复上述故障。
此故障为逆变器超温故障，一般由以下原因造成：一是逆变柜风扇不工作；二是空气进口出口堵塞；三是温度传感器电缆断线或传感器损坏。经检查发现逆变器工作时风扇不工作，对风扇电源保险-F011、-F012用万用表测量，两个保险全部损坏，测量风扇电阻正常。在确定风扇正常无故障之前切不可随意更换大容量的保险，以免造成柜内其他元件的损坏。
3.6 变频电机正转正常，反转速度很慢
搬家安装完成后，试运行发现转盘正转正常，反转速度很慢且不受调速手轮控制。
按照图纸查综合柜RT正转端子和RTK转端子，当给出相应信号时，电压信号时皆正常。检查CUVC板X101端子排RT-R/F端子，当给出正转信号和反转信号时，此端子信号正常。此时怀疑CUVC板在搬家过程中收到损坏，更换CUVC板后故障消除。
四、维护注意事项
从这些年对西门子变频器使用的经验中出以下几点维护注意事项：
（1）由于振动，用螺钉紧固的地方可能松动，松动后会使连接处脱落结构散开，导致铜排发热，导电端子会而丢失信号。应经常检查螺钉紧固部位是否正常。
（2）由于振动会使绝缘层与其他构件摩擦而破坏，造成电气事故，应每月检查导线有无破损。
（3）因灰尘极易吸潮，若母排上积聚灰尘过多使母线与支撑部件间产生漏电。需要定期清理上述各处的灰尘。
（4）保护电路平时是不动作的，仅在事故发生时才动作。平时要注意检查保护电路是否正常。
（5）正常生产使用期间保持VFD房干燥无灰尘，房温不高于+27℃。
五、结束语
总之以上维修与维护工作都是为了发挥变频器更大的作用，增加变频器的使用年限，降低变频器事故率，从而使变频器能更好的为石油钻井生产服务。
