出口石油鉆機電氣設(shè)備配套現(xiàn)狀及發(fā)展建議

王飛，李慶福，張彥偉，范磊，邱立波，冉洋，秦弈涵，康寧

（1.寶雞石油機械有限責任公司，陜西 寶雞721000；2.國家油氣鉆井裝備工程技術(shù)研究中心，陜西 寶雞721000）

0 引 言

近年來，隨著國內(nèi)裝備制造行業(yè)的振興，越來越多的“國”字號裝備走出國門，把中國制造的先進技術(shù)、卓越品質(zhì)帶到了世界的各個角落，石油鉆采裝備產(chǎn)品也不例外。這幾年，全球石油產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇勢頭強勁，越來越多的鉆機被直接出口到國外油服（油）公司或由國內(nèi)油服公司帶到國外進行鉆井作業(yè)。但是由于作業(yè)地法律法規(guī)、甲方遵循標準與國標的差異及用戶對國產(chǎn)品牌的認知度等因素，往往出口鉆機的電氣設(shè)備配套國產(chǎn)率不高，特別是一些關(guān)鍵電氣設(shè)備經(jīng)常被要求采用歐美品牌。在當前中美貿(mào)易摩擦的大背景下，充分了解出口鉆機電氣設(shè)備配套的特殊性，提高鉆機國產(chǎn)電氣設(shè)備配套率成為亟待解決的問題。

1 出口鉆機電氣設(shè)備配套現(xiàn)狀

1.1 變頻器配套現(xiàn)狀

目前出口的交流變頻鉆機配套的變頻器被ABB和SIEMENS兩個品牌壟斷。盡管國內(nèi)一些企業(yè)在早些年已經(jīng)研發(fā)出石油鉆機專用變頻器，進行了一些工業(yè)性試驗，在陸地鉆機和海洋平臺也有了應(yīng)用，但是即使在國內(nèi)也很難大面積推廣，更難以實現(xiàn)出口。究其原因，一方面是國產(chǎn)變頻器可靠性有待提高，另一方面是國內(nèi)用戶對國產(chǎn)變頻器的信心不足，國外客戶對國產(chǎn)變頻器認知不夠。由于變頻器的費用能占到鉆機電控系統(tǒng)費用的大半，因此為了降低成本，國產(chǎn)化勢在必行。

1.2 防爆電氣設(shè)備配套現(xiàn)狀

由于鉆井作業(yè)場所存在危險氣體，有些區(qū)域?qū)儆谖ｋU區(qū)域，所以位于危險區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備都必須是防爆的。

1.2.1 鉆機配套的防爆電氣設(shè)備的分類

根據(jù)使用類型，將鉆機配套的防爆設(shè)備進行分類，如表1所示。

表1 鉆機防爆電氣設(shè)備分類

1.2.2 防爆認證要求現(xiàn)狀

在國內(nèi)作業(yè)的鉆機，對電氣設(shè)備的防爆要求僅限于國內(nèi)防爆機構(gòu)認證，即設(shè)備取得國內(nèi)防爆機構(gòu)的認證證書。目前國內(nèi)有國家防爆電氣產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、石油和化學工業(yè)電氣產(chǎn)品防爆質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、機械工業(yè)低壓防爆電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心、國家級儀器儀表防爆安全監(jiān)督檢驗站等幾家機構(gòu)具有防爆電氣產(chǎn)品認證資質(zhì)，石油化工、煤礦等國內(nèi)涉及防爆產(chǎn)品的相關(guān)行業(yè)也是認可這幾家機構(gòu)的防爆證書。鉆機配套的防爆電氣設(shè)備的防爆證書也都是出自以上幾家認證機構(gòu)。

然而，由于我國防爆標準GB 3836系列與國際電工委員會IEC 60079系列、API（美國石油學會）防爆標準的差異性及國外機構(gòu)或個人對國內(nèi)防爆標準、認證體系認識不夠，國外某些地區(qū)對電氣設(shè)備的國內(nèi)防爆證書不予認可。因此，出口到這些地區(qū)的鉆機配套的防爆電氣產(chǎn)品往往被要求要具有IECEx（國際電工委員會防爆電氣產(chǎn)品認證）、ATEX（歐盟防爆電氣產(chǎn)品認證）等國外認證。

針對鉆機電氣設(shè)備來說，目前鉆井主電動機國內(nèi)廠商還沒有IECEx或ATEX認證，輔助小電動機、低壓電氣類的控制柜、輔材類的插接件、格蘭及燈具國內(nèi)一些廠商有認證，而攝像頭、對講機、有害氣體探測器等一些產(chǎn)品國內(nèi)廠商還沒有國際認證。沒有上述兩種認證的產(chǎn)品，鉆機需要配套，只能采購國外品牌的產(chǎn)品，這樣會使鉆機整體成本增加很多，交貨期變長。

1.3 輔助小電動機配套現(xiàn)狀

一套7000 m鉆機配套的普通三相異步電動機接近百臺，其中固控泥漿循環(huán)系統(tǒng)最多。對于出國或出口鉆機來說，輔助小電動機除了本文1.2.2節(jié)要求的國外防爆認證外，還有一個重要的指標就是能效等級。

國際上，歐盟在1999年制定了電動機能效標準（EUCMPE），將電動機的能效分為EFF1（高效能電動機）、EFF2（效能改善電動機）、EFF3（低效能電動機）三級。IEC(國際電工委員會) 在2008年也頒布了電動機能效分級標準IEC 60034-30《Rotating electrical machines-Part30:Efficiency classes of single -speed,three -phase,cage induction motors (IE code)》,將電動機能效等級分為四級：IE1（普通高效），IE2（高效），IE3（超高效），IE4（超超高效）。2002年我國參照歐盟的EFF1（高效能電動機）、EFF2（效能改善電動機）能效等級標準，制定并發(fā)布了GB 18613《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》標準，將電動機能效等級由高到低分為1級、2級、3級，此標準現(xiàn)用的是2012年的升級版本。由于各國能效等級標準定義的差異性，在具體執(zhí)行過程中自然存在差異。

按照GB 18613-2012《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》要求，自2016年9月1日開始，7.5～375.0 kW的電動機能效等級應(yīng)該達到2級，2017年9月1日開始，7.5 kW以下的電動機能效等級應(yīng)該達到2級。近兩年出口或出國鉆機明確要求普通三相異步電動機能效要滿足IE3要求，即國標要求的2級能效。電動機能效國標與IEC標準對比關(guān)系如表2所示。

表2 電動機能效國標與IEC標準對比關(guān)系

目前國內(nèi)已經(jīng)有了比較完善的電動機能效認證體系，取得能效認證的電動機本體會粘貼能效標志，用手機掃描能效標志上還有二維碼，，電動機的相關(guān)信息一目了然。圖1是江蘇錫安達防爆股份有限公司生產(chǎn)的一款11 kW電動機的2級能效標志及用手機掃描二維碼后顯示的電動機信息。

圖1 能效標志實物照片

此外，對于輔助小電動機來說，溫度和防護等級也是比較關(guān)鍵的參數(shù)。常規(guī)國內(nèi)鉆機配套的異步電動機工作環(huán)境溫度最高是40 ℃，防護等級是IP55。出口到中東地區(qū)的要求是高溫55 ℃，濕度大的地區(qū)防護等級還要更高。俄羅斯等寒冷地區(qū)的鉆機，低溫要求是-45 ℃，存儲溫度要達到-60 ℃。這些要求對電動機的制造工藝提出了嚴格要求，好多國內(nèi)產(chǎn)品還不能滿足要求。

1.4 電纜配套現(xiàn)狀

目前在國內(nèi)作業(yè)的鉆機，低壓電氣設(shè)備配套的電纜以YCW（重型橡套軟電纜）居多，這種電纜的生產(chǎn)、制造遵循國標JB/T 8735.2-2016《額定電壓450/750 V及以下橡皮絕緣軟線和軟電纜 第2部分：通用橡套軟電纜》，基本能適應(yīng)國內(nèi)鉆井現(xiàn)場工況。但是近幾年去中東地區(qū)作業(yè)的鉆機，客戶不認可這種電纜。他們認為中東地區(qū)野外環(huán)境惡劣，YCW電纜不能適應(yīng)這種作業(yè)工況。由于中東地區(qū)接近海洋氣候，他們更傾向于鉆機電氣設(shè)備配套海工電纜，有時會直接要求鉆機配套的電纜滿足IEEE1580（IEEE Recommended Practice for Marine Cable Use on Shipboard and Fixed or Floating Facilities）標準。

IEEE1580作為海工電纜的權(quán)威標準，深受各大船級社推崇，對電纜的技術(shù)要求很高，對電纜的柔軟性、耐高溫及低溫性能、耐氣候老化性能、耐油及高力學強度性能、無鹵電纜護套性能、試驗方法等方面做了具體要求,并且制造過程遵循的都是國外標準，諸如ABS（美國船級社）、CSA（加拿大標準協(xié)會）、AWG（美國線規(guī)）、NEMA（美國國家電氣制造商協(xié)會）、UL（保險商實驗室）等。而國內(nèi)生產(chǎn)的電纜即便是專用海工電纜，執(zhí)行的國外標準也不多，而且電纜的檢驗、試驗手段單一，不能提供更多的權(quán)威性測試報告，很難達到用戶要求。鉆機上電纜用量較大，如果配套國外品牌，對鉆機成套方來說，同樣要面臨成本高和交貨期長等問題。

1.5 柴油發(fā)電機組配套現(xiàn)狀

為鉆機提供動力的柴油發(fā)電機組也是鉆機的關(guān)鍵設(shè)備。目前出口鉆機配套的柴油發(fā)電機組幾乎都是美國卡特比勒（CATERPILLAR）的，由于品牌的知名度，它在全球范圍內(nèi)能被認可。但是在配套鉆機時得注意鉆機作業(yè)地的環(huán)境溫度和當?shù)胤蓪ε欧诺囊蟆C組有50 ℃和55 ℃、無排放認證和有排放認證之分，根據(jù)實際情況，選擇不同型號的機組。據(jù)了解，國產(chǎn)的柴油發(fā)電機組目前還沒有配套出口或出國鉆機的先例。

1.6 照明燈具配套現(xiàn)狀

國內(nèi)鉆機的照明供電是220 V/50 Hz，而國外多是120 V/60 Hz，國內(nèi)外供電電壓和頻率的不同，對照明燈具選型、安裝帶來不便。但國內(nèi)大多數(shù)廠家已經(jīng)研發(fā)出寬電壓、寬頻率系列照明燈具，能同時滿足國內(nèi)外需求，配套兼容性較好。

2 發(fā)展建議

1）電氣產(chǎn)品積極開展國際認證，讓產(chǎn)品首先拿到出國的通行證。防爆產(chǎn)品各個地區(qū)及用戶的認知有區(qū)別，認證有好多種，要實現(xiàn)通用必須走認證國際化的道路。不僅要取得國內(nèi)的防爆認證，也要取得IECEx、ATEX、UL等的國外防爆證，不能因為費用高、程序繁瑣而不去做，等到產(chǎn)品要出口時再開始認證則為時已晚。

2）采用國際標準，規(guī)范生產(chǎn)、檢驗、試驗等環(huán)節(jié)。產(chǎn)品要有很好的認知度，企業(yè)生產(chǎn)必須走標準化路線，并且積極采納國際標準，從原材料采購到成品產(chǎn)出、試驗各環(huán)節(jié)執(zhí)行規(guī)范的標準，再加上嚴格監(jiān)督檢驗體系，以此全面提升產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)標準。

3）通過技術(shù)創(chuàng)新提高產(chǎn)品競爭力。變頻器、發(fā)電機組、低壓電器、電動機等，與國外產(chǎn)品相比，不管是新技術(shù)應(yīng)用、制造工藝還是試驗測試手段還有一定的差距。2015年國家發(fā)布的《推動共建絲綢之路經(jīng)濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動》和《中國制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略，為電氣設(shè)備制造發(fā)展提供了新的契機，各企業(yè)應(yīng)該緊抓機遇，加大技術(shù)創(chuàng)新投入，唯有研發(fā)出性能可靠、品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品，才能避免受制于人。

4）主動接近前沿先進技術(shù)，促進產(chǎn)品技術(shù)升級。專注于鉆機電氣設(shè)備配套的企業(yè)應(yīng)該多參加石油、天然氣、海洋等相關(guān)展會，了解國外同行的先進技術(shù)，借鑒先進的制造、工藝技術(shù)，取長補短；對變頻器、柴油發(fā)電機組等已有的產(chǎn)品，除了不斷完善功能、提高性能，還要加快工業(yè)性試驗及推廣應(yīng)用力度。