王飞，李庆福，张彦伟，范磊，邱立波，冉洋，秦弈涵，康宁

（1.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西 宝鸡721000；2.国家油气钻井装备工程技术研究中心，陕西 宝鸡721000）

0 引 言

近年来，随着国内装备制造行业的振兴，越来越多的“国”字号装备走出国门，把中国制造的先进技术、卓越品质带到了世界的各个角落，石油钻采装备产品也不例外。这几年，全球石油产业复苏势头强劲，越来越多的钻机被直接出口到国外油服（油）公司或由国内油服公司带到国外进行钻井作业。但是由于作业地法律法规、甲方遵循标准与国标的差异及用户对国产品牌的认知度等因素，往往出口钻机的电气设备配套国产率不高，特别是一些关键电气设备经常被要求采用欧美品牌。在当前中美贸易摩擦的大背景下，充分了解出口钻机电气设备配套的特殊性，提高钻机国产电气设备配套率成为亟待解决的问题。

1 出口钻机电气设备配套现状

1.1 变频器配套现状

目前出口的交流变频钻机配套的变频器被ABB和SIEMENS两个品牌垄断。尽管国内一些企业在早些年已经研发出石油钻机专用变频器，进行了一些工业性试验，在陆地钻机和海洋平台也有了应用，但是即使在国内也很难大面积推广，更难以实现出口。究其原因，一方面是国产变频器可靠性有待提高，另一方面是国内用户对国产变频器的信心不足，国外客户对国产变频器认知不够。由于变频器的费用能占到钻机电控系统费用的大半，因此为了降低成本，国产化势在必行。

1.2 防爆电气设备配套现状

由于钻井作业场所存在危险气体，有些区域属于危险区域，所以位于危险区域内的电气设备都必须是防爆的。

1.2.1 钻机配套的防爆电气设备的分类

根据使用类型，将钻机配套的防爆设备进行分类，如表1所示。

表1 钻机防爆电气设备分类

1.2.2 防爆认证要求现状

在国内作业的钻机，对电气设备的防爆要求仅限于国内防爆机构认证，即设备取得国内防爆机构的认证证书。目前国内有国家防爆电气产品质量监督检验中心、石油和化学工业电气产品防爆质量监督检验中心、机械工业低压防爆电器产品质量监督检测中心、国家级仪器仪表防爆安全监督检验站等几家机构具有防爆电气产品认证资质，石油化工、煤矿等国内涉及防爆产品的相关行业也是认可这几家机构的防爆证书。钻机配套的防爆电气设备的防爆证书也都是出自以上几家认证机构。

然而，由于我国防爆标准GB 3836系列与国际电工委员会IEC 60079系列、API（美国石油学会）防爆标准的差异性及国外机构或个人对国内防爆标准、认证体系认识不够，国外某些地区对电气设备的国内防爆证书不予认可。因此，出口到这些地区的钻机配套的防爆电气产品往往被要求要具有IECEx（国际电工委员会防爆电气产品认证）、ATEX（欧盟防爆电气产品认证）等国外认证。

针对钻机电气设备来说，目前钻井主电动机国内厂商还没有IECEx或ATEX认证，辅助小电动机、低压电气类的控制柜、辅材类的插接件、格兰及灯具国内一些厂商有认证，而摄像头、对讲机、有害气体探测器等一些产品国内厂商还没有国际认证。没有上述两种认证的产品，钻机需要配套，只能采购国外品牌的产品，这样会使钻机整体成本增加很多，交货期变长。

1.3 辅助小电动机配套现状

一套7000 m钻机配套的普通三相异步电动机接近百台，其中固控泥浆循环系统最多。对于出国或出口钻机来说，辅助小电动机除了本文1.2.2节要求的国外防爆认证外，还有一个重要的指标就是能效等级。

国际上，欧盟在1999年制定了电动机能效标准（EUCMPE），将电动机的能效分为EFF1（高效能电动机）、EFF2（效能改善电动机）、EFF3（低效能电动机）三级。IEC(国际电工委员会) 在2008年也颁布了电动机能效分级标准IEC 60034-30《Rotating electrical machines-Part30:Efficiency classes of single -speed,three -phase,cage induction motors (IE code)》,将电动机能效等级分为四级：IE1（普通高效），IE2（高效），IE3（超高效），IE4（超超高效）。2002年我国参照欧盟的EFF1（高效能电动机）、EFF2（效能改善电动机）能效等级标准，制定并发布了GB 18613《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》标准，将电动机能效等级由高到低分为1级、2级、3级，此标准现用的是2012年的升级版本。由于各国能效等级标准定义的差异性，在具体执行过程中自然存在差异。

按照GB 18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》要求，自2016年9月1日开始，7.5～375.0 kW的电动机能效等级应该达到2级，2017年9月1日开始，7.5 kW以下的电动机能效等级应该达到2级。近两年出口或出国钻机明确要求普通三相异步电动机能效要满足IE3要求，即国标要求的2级能效。电动机能效国标与IEC标准对比关系如表2所示。

表2 电动机能效国标与IEC标准对比关系

目前国内已经有了比较完善的电动机能效认证体系，取得能效认证的电动机本体会粘贴能效标志，用手机扫描能效标志上还有二维码，，电动机的相关信息一目了然。图1是江苏锡安达防爆股份有限公司生产的一款11 kW电动机的2级能效标志及用手机扫描二维码后显示的电动机信息。

图1 能效标志实物照片

此外，对于辅助小电动机来说，温度和防护等级也是比较关键的参数。常规国内钻机配套的异步电动机工作环境温度最高是40 ℃，防护等级是IP55。出口到中东地区的要求是高温55 ℃，湿度大的地区防护等级还要更高。俄罗斯等寒冷地区的钻机，低温要求是-45 ℃，存储温度要达到-60 ℃。这些要求对电动机的制造工艺提出了严格要求，好多国内产品还不能满足要求。

1.4 电缆配套现状

目前在国内作业的钻机，低压电气设备配套的电缆以YCW（重型橡套软电缆）居多，这种电缆的生产、制造遵循国标JB/T 8735.2-2016《额定电压450/750 V及以下橡皮绝缘软线和软电缆 第2部分：通用橡套软电缆》，基本能适应国内钻井现场工况。但是近几年去中东地区作业的钻机，客户不认可这种电缆。他们认为中东地区野外环境恶劣，YCW电缆不能适应这种作业工况。由于中东地区接近海洋气候，他们更倾向于钻机电气设备配套海工电缆，有时会直接要求钻机配套的电缆满足IEEE1580（IEEE Recommended Practice for Marine Cable Use on Shipboard and Fixed or Floating Facilities）标准。

IEEE1580作为海工电缆的权威标准，深受各大船级社推崇，对电缆的技术要求很高，对电缆的柔软性、耐高温及低温性能、耐气候老化性能、耐油及高力学强度性能、无卤电缆护套性能、试验方法等方面做了具体要求,并且制造过程遵循的都是国外标准，诸如ABS（美国船级社）、CSA（加拿大标准协会）、AWG（美国线规）、NEMA（美国国家电气制造商协会）、UL（保险商实验室）等。而国内生产的电缆即便是专用海工电缆，执行的国外标准也不多，而且电缆的检验、试验手段单一，不能提供更多的权威性测试报告，很难达到用户要求。钻机上电缆用量较大，如果配套国外品牌，对钻机成套方来说，同样要面临成本高和交货期长等问题。

1.5 柴油发电机组配套现状

为钻机提供动力的柴油发电机组也是钻机的关键设备。目前出口钻机配套的柴油发电机组几乎都是美国卡特比勒（CATERPILLAR）的，由于品牌的知名度，它在全球范围内能被认可。但是在配套钻机时得注意钻机作业地的环境温度和当地法律对排放的要求。机组有50 ℃和55 ℃、无排放认证和有排放认证之分，根据实际情况，选择不同型号的机组。据了解，国产的柴油发电机组目前还没有配套出口或出国钻机的先例。

1.6 照明灯具配套现状

国内钻机的照明供电是220 V/50 Hz，而国外多是120 V/60 Hz，国内外供电电压和频率的不同，对照明灯具选型、安装带来不便。但国内大多数厂家已经研发出宽电压、宽频率系列照明灯具，能同时满足国内外需求，配套兼容性较好。

2 发展建议

1）电气产品积极开展国际认证，让产品首先拿到出国的通行证。防爆产品各个地区及用户的认知有区别，认证有好多种，要实现通用必须走认证国际化的道路。不仅要取得国内的防爆认证，也要取得IECEx、ATEX、UL等的国外防爆证，不能因为费用高、程序繁琐而不去做，等到产品要出口时再开始认证则为时已晚。

2）采用国际标准，规范生产、检验、试验等环节。产品要有很好的认知度，企业生产必须走标准化路线，并且积极采纳国际标准，从原材料采购到成品产出、试验各环节执行规范的标准，再加上严格监督检验体系，以此全面提升产品质量和技术标准。

3）通过技术创新提高产品竞争力。变频器、发电机组、低压电器、电动机等，与国外产品相比，不管是新技术应用、制造工艺还是试验测试手段还有一定的差距。2015年国家发布的《推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动》和《中国制造2025》发展战略，为电气设备制造发展提供了新的契机，各企业应该紧抓机遇，加大技术创新投入，唯有研发出性能可靠、品质优良的产品，才能避免受制于人。

4）主动接近前沿先进技术，促进产品技术升级。专注于钻机电气设备配套的企业应该多参加石油、天然气、海洋等相关展会，了解国外同行的先进技术，借鉴先进的制造、工艺技术，取长补短；对变频器、柴油发电机组等已有的产品，除了不断完善功能、提高性能，还要加快工业性试验及推广应用力度。