4/6電磁渦流剎車制動扭矩減小原因分析目前，電磁渦流剎車已經廣泛應用于石油鉆機輔助剎車系統中。它利用電磁感應原理進行無磨損制動，應用電磁渦流剎車可大幅度減少主剎車的磨損，延長剎車盤的使用壽命，降低勞動強度。在一般情況下，只要操作司鉆開關或自動控制給定信號而不必使用剎把（主剎車）就能可靠地控制鉆具下放速度。將鉆具平穩地座落在轉盤或卡瓦上。下面從現場使用過程中制動扭矩減小的故障入手，對影響電磁剎車使用性能的故障原因進行分析，并提出了對于類似故障檢修的方法和防范措施。1故障概況及經過配套DWS50電磁渦流剎車的50D鉆機在運轉過程中，操作人員反映起下鉆過程中，掛合電磁剎車始終感覺無法達到理想的制動轉矩，其制動功能明顯低于正常狀態。經檢測控制柜控制功能良好，無交、直流故障顯示，直流電壓輸出可達額定值。2故障原因及時效機理分析2.1電磁渦流剎車基本結構和工作原理分析電磁剎車制動力矩減小的原因，應該首先從電磁剎車的基本結構和原理入手。電磁渦流剎車裝置一般由剎車主體、可控硅整流裝置、司鉆開關、冷卻系統等組成。電磁剎車是將鉆具下放時產生的巨大機械能轉換為電能，又將電能轉化為熱能的非摩擦式能量轉換裝置。其應用的是電磁感應原理。當剎車工作時，可控硅整流裝置向定子線圈內通入直流電流，于是在轉子與定子之間便有磁通相連，使轉子處在磁場閉合回路中。磁場所產生的磁力線通過磁極→氣隙→電樞→氣隙→磁極形成一個閉合回路。絞車滾筒帶動電磁剎車主軸上的轉子以相同轉速在該磁場內旋轉。在這個磁場中，磁力線在磁級的齒部(凸極部分)分布較密，而在磁極的槽部(齒間部分)分布較稀，因此隨著轉子與定子的相對運動，轉子各點上的磁通便處于不斷重復的變化之中，產生脈動磁場。根據電磁感應定律，轉子上便產生感應電勢，在這個感應電勢作用下，轉子中產生渦流。渦流與定子磁場相互作用產生電磁力，按照左手定則，該力沿轉子的切線方向，并且與轉子旋轉方向相反。這個力對轉子軸心形成的轉矩為電磁轉矩。該電磁轉矩為阻止滾筒旋轉的制動扭矩。電磁渦流剎車的電磁轉矩為：Te＝CnB2式中，Te代表電磁轉矩；C為電磁渦流剎車的轉矩系數，它與主體結構相關；n為電磁渦流剎車主軸轉速（r/min），即鉆機滾筒轉速；B為電磁感應強度，它隨著激磁電流強度的變化而變化。由此可見，電磁剎車制動扭矩的大小與其主體結構、滾筒轉速和激勵電流強度密切相關。2.2故障原因及分析故障現象發生時，由于沒有明顯的故障現象指示，可根據由簡入繁的故障排除方法，按照從外部設備至控制系統，以及剎車主體的順序進行檢測。首先對外部設備進行分析，該設備采用的是風冷式冷卻系統，雖然環境溫度較高，但電磁剎車本體溫升仍在最大允許范圍之內。該套設備配備有電磁剎車故障報警及指示系統，經檢查無故障報警。該套設備未配備其它能對電磁剎車進行控制的模塊，只有司鉆控制手柄單獨控制，控制靈活、給定信號準確。測量可控硅整流裝置交流電源正常，直流輸出電壓最大可達到輸入電壓的1.2倍左右，且調節性能良好。檢查電磁剎車系統各連接正常可靠，由此推斷故障點應該在電磁剎車主體部分。首先利用500MΩ絕緣電阻表測量各線圈絕緣電阻均在20MΩ以上。測量定子線圈阻值，阻值正常，分別為6.6Ω、6.5Ω、6.7Ω、6.6Ω。隨后對定、轉子之間空氣隙進行測量，空氣隙為1.41mm。參照電磁渦流剎車標準的規定如下表：連接不對，也會造成磁通量減小。空氣隙惡化時，由于空氣和鐵的氧化物的導磁性能較差，如果定、轉子表面沉積銹蝕層將將會大大減少穿過轉子和磁極間的磁通。如果磁極氧化鐵層剝落，也會造成空氣隙的增大，造成磁通量的減下。磁通量的減小必然導致制動扭矩的降低。3.4電磁剎車使用工況不當。當電磁剎車在低速運轉時，由于轉子所產生的渦電流小，所以造成制動扭矩減小。極限情況下，如電磁剎車轉子處于靜止狀態時，由于定轉子無相對運動，則無法產生渦電流，不能提供制動力矩，只能引起電磁剎車的使用溫度升高。由于保養不及時造成軸承損壞或由于裝配不當原因引起定、轉子表面之間摩擦時，會造成磁極短路，對磁通量產生影響，從而引起制動扭矩的下降。4故障經驗教訓通過以上故障的解決過程可以看出，設備的維護和保養應該著眼于細微之處，落到實處。對設備進行維護和保養的目的是為了降低設備故障發生率。隨著各種設備在石油鉆井現場的應用越來越多，只有做到了熟知設備的工作原理和結構，并能掌握一定分析問題的方法，在設備維護和管理的過程中，才能做到有的放矢。5防范措施為了切實維護好電磁剎車的使用性能，延長其使用壽命，應該切實做到以下幾點：5.1設備使用過程中，及時進行維護和保養；定時對設備各狀態指標如剎車本體溫升、整流裝置輸入輸出狀態參數等進行記錄。5.2指導操作人員合理使用，避免電磁剎車工作在低速重載的工況。5.3禁止在正常鉆進工況下使用電磁剎車。5.4保障冷卻系統處于良好的工況，避免設備超溫運轉。5.5定期檢查定轉子空氣隙；及