婁鳴鶴

（大慶鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江大慶 163413）

0 引言

鉆機液壓驅動是利用高性能油液作為工作介質來提供動力，可以實現(xiàn)對鉆井系統(tǒng)的自動控制，已經(jīng)被廣泛應用到油氣資源的開采中。鉆機設備多配置液壓盤剎、液壓動力鉗、液壓絞車、平移裝置等?？梢詫崿F(xiàn)無級調速，有著較為平穩(wěn)的傳動性能，對過載進行自動保護，自動控制程度較高，輸出功率和扭矩都比較大。但受到液壓油質量、過濾、密封性、冷卻系統(tǒng)等方面的影響，如果油液中滲入空氣或雜質會對液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響，會存在振動現(xiàn)象，液壓油黏度等特性也會變差。

1 鉆機液壓傳動原理

鉆機的液壓系統(tǒng)是由多種類型的液壓件構建而成。把電機輸出的機械能轉變?yōu)橐簤河偷膲毫δ?，通過對液壓系統(tǒng)的壓力和流量進行調節(jié)來實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的控制，在液壓執(zhí)行機構中把液壓能轉變?yōu)闄C械動能，從而驅動執(zhí)行機構動作。液壓源是由三相異步電機、液壓油泵組成，液壓油泵把液壓油從油箱中泵出，通過加壓后轉變?yōu)橐簤耗?，可以為液壓系統(tǒng)提供能量。液壓執(zhí)行元件主要有液壓馬達和液壓缸，可以把液壓油具備的液壓能轉變?yōu)轵寗恿?，從而使負載動作。液壓控制元件主要有電液比例閥、換向閥和溢流閥等，可以實現(xiàn)對液壓流量和壓力的控制，起到很好的保護作用。液壓系統(tǒng)的輔助元件主要有油箱、蓄能器等。

2 鉆機液壓系統(tǒng)的調試

在對鉆機液壓系統(tǒng)進行安裝和調試以前，應該在無塵裝配間中對每個液壓元件進行徹底的清洗和檢查，核實液壓部件的性能可以滿足設計要求。對液壓元件和管路進行清潔對于保證液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性發(fā)揮著重要作用，禁止雜質和灰塵進入液壓系統(tǒng)。第一次試裝配之后，可以采用濃度為20%的鹽酸進行清洗，再利用濃度10%碳酸氫鈉進行中和，利用溫水進行沖洗，干燥之后再進行裝配和調試。鉆機液壓系統(tǒng)的安裝調試需要按流程開展。

2.1 外觀檢查

確認每個液壓元件和液壓管的連接正確，液壓油泵和控制閥門的進出油和回油口位置是否按要求安裝。防塵措施是否設置的齊全，液壓元件的保護是否到位。液壓油箱液位能否滿足液壓系統(tǒng)安全運行，液壓控制閥、液壓管接頭是否達到安裝調試的要求，壓力表是否安裝在便于觀察的位置。如果液壓系統(tǒng)存在問題，需要解決之后再進行試運行。

2.2 空載試車

在空載情況下，可以對鉆機液壓系統(tǒng)回路和液壓元件等的可靠性進行測試，檢查能否達到設計要求，執(zhí)行元件能否按要求進行動作。使液壓油泵在卸荷條件下運行，對卸荷壓力數(shù)值進行檢測，查看是否在正常卸荷區(qū)間。一般將卸荷壓力設置在液壓系統(tǒng)工作壓力的10%～20%。檢查液壓系統(tǒng)是否存在著刺耳的噪聲，液壓油箱液面是否有泡沫，如果存在泡沫現(xiàn)象則表明系統(tǒng)中存在空氣。在運行液壓泵之前，需要把系統(tǒng)中的所有溢流閥門都處于打開狀態(tài)，啟動之后不存在問題后方可將系統(tǒng)壓力調整為正常數(shù)值，避免對油泵產(chǎn)生損傷。

液壓油泵可以根據(jù)最大設計行程進行多次往復運動，或者讓油壓馬達以特定速度運行，從而有效地將液壓系統(tǒng)中的空氣排放出來。利用剛性擋塊等使執(zhí)行元件停止運行，然后緩慢地調整壓力控制閥并觀察壓力表，讓液壓系統(tǒng)達到額定壓力，再對安全閥和壓力繼電器等保護裝置進行檢查，查看液壓元件是否存在漏油問題。液壓系統(tǒng)管路和元件中充滿了液壓油，油箱液位則會下降，需要向油箱中加裝液壓油，使液壓油箱液位達到合理高度。液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在空載情況下，可以按照設定的工作循環(huán)運行，對執(zhí)行元件的動作進行檢查能否達到設計要求，再對液壓系統(tǒng)的啟動平穩(wěn)性進行檢查，查看是否存在爬行和沖擊問題。

2.3 負載試車

鉆機液壓系統(tǒng)的空載試車，是使液壓系統(tǒng)工作在額定壓力，對系統(tǒng)的輸出功率、扭矩和運行特性等進行檢查和調試。運行噪聲和振動能否工作在合理區(qū)間，每個液壓管路是否存在漏油問題，液壓執(zhí)行元件運行是否平穩(wěn)，液壓油運行溫度是否正常。在進行負載試車過程中，需要以較低的負載運行，如果液壓系統(tǒng)運行不存在異常，再緩慢提高負載來進行調試，避免對液壓系統(tǒng)元件造成傷害。

3 鉆機液壓傳動系統(tǒng)故障和排除措施

3.1 液壓執(zhí)行元件不動作或動作速度較慢

鉆機液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的運行速度，是由進入到執(zhí)行元件流量來決定的，當出現(xiàn)該類故障，需要先對導致流量減小的原因進行分析。先檢查液壓泵附近的壓力表數(shù)值，如果沒有系統(tǒng)壓力可以對回油管進行檢查，回油管內不存在液壓油，則表明液壓泵并沒有從液壓箱中把液壓油打出來，也可能是液壓泵運行方向不對，或油泵存在著較大泄漏，或液壓油吸油阻力提升。當液壓系統(tǒng)回油管路溢流閥產(chǎn)生回油現(xiàn)象，可以調整溢流閥壓力，如果沒有起到效果，有可能是溢流閥開口部位被卡住，也可能是調整彈簧斷開，再就是主閥門阻尼孔堵塞，液壓油泵內的液壓油都從溢流閥中流走。可以拆卸下溢流閥進行徹底清洗，達到性能要求后再裝回原位。對溢流閥進行清洗之后，如果系統(tǒng)故障還沒有完全消除，則可能存在著壓力油路和液壓泵相關的控制閥卡阻，使系統(tǒng)處于回流狀態(tài)，或者由于閥體本身的泄漏較大。這就要拆卸相關的控制閥進行清洗，使其恢復到最初性能。如果還不能排除故障，則存在著液壓泵自身泄漏問題，或者存在著密封不良現(xiàn)象，如果存在著嚴重故障則需要進行修理或換新。

3.2 加載后液壓馬達運行速度較低

當鉆機液壓系統(tǒng)在較低負載或空載條件下，為了達到設定需要，當增加負載時液壓馬達的運行速度降低，可以按著上述介紹的故障排除方法進行解決。該種類型的故障主要是因為液壓元件存在著較大的液壓泄漏?？梢哉{整溢流閥來設定壓力，表明液壓泵、換向閥等元件不存在問題，多是由于換向閥后面的元件存在故障，可以逐步進行排除來解決。

3.3 執(zhí)行機構順序動作無法準確實現(xiàn)

液壓系統(tǒng)的順序動作等存在的自循環(huán)，是通過控制器輸出控制信號來實現(xiàn)的，電液控制閥接收到信號后對液壓系統(tǒng)壓力和流量進行調整。形成該類故障多是因為電液控制元件沒有準確輸出信號，或者給出控制信號沒有正確執(zhí)行，主要原因如下。

（1）采用行程開關及電磁閥對液壓系統(tǒng)壓力和流量控制，上述元件可能存在故障。

（2）采用壓力繼電器輸出控制信號，該液壓元件存在卡阻現(xiàn)象。

（3）上述兩種原因都可以從電路系統(tǒng)中排查出來，如果不存在上述問題，則表明控制閥沒有按著輸出的控制信號進行動作，多是由于控制閥被雜質卡住，或者存在著較大的油液泄漏，應該對故障元件進行清洗或修復。

3.4 噪聲或振動

液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的運行噪聲多是由于振動導致，也有可能是液壓油中存在著空氣、液壓油泵中輸出流量存在著較多的波動、沒有合理選擇液壓元件或液壓管路沒有固定牢靠等。液壓系統(tǒng)存在振動多是因為液壓管沒有正確安裝，需要采取糾正措施。如果液壓管路不存在問題，多是由于液壓油中存在空氣，或是液壓油泵吸油高度大，吸油管路存在著較大的阻力而引起的，再就是液壓油箱透氣性不好，液壓油黏度過高或過濾器存在堵塞而引起的。

3.5 液壓油溫度高

液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的功率損失會引起液壓油溫過高，如果鉆機液壓系統(tǒng)溫度過高，則可以從如下方面進行分析。

（1）存在著嚴重泄漏問題。如果液壓油泵運行壓力設置偏大，執(zhí)行元件由于長時間使用產(chǎn)生磨損而出現(xiàn)間隙過大，液壓密封裝置受損，液壓油黏度較低等。這些因素都可能引起液壓系統(tǒng)泄漏，從而使液壓系統(tǒng)存在能量損失，需要根據(jù)不同的原因采取相應解決措施。

（2）卸荷回路無法正常工作。當液壓系統(tǒng)不再需要液壓油時，具有壓力的油會從溢流閥回流到油箱中，這就會產(chǎn)生較大的熱量。需要全面檢查卸荷回路中的控制閥，使卸荷回路可以正常工作。

（3）沒有根據(jù)使用要求選用合理黏度的液壓油，液壓系統(tǒng)運行就會產(chǎn)生較大的壓力損失。

（4）進行換向操作時產(chǎn)生沖擊問題，會使液壓系統(tǒng)存在不必要能量損失，就會把能量轉化為熱能，需要合理調整緩沖裝置，避免操作過程中存在沖擊問題。

（5）液壓散熱系統(tǒng)設計不合理，無法把液壓系統(tǒng)運行中的熱量釋放出去，需要對冷卻器等進行全面檢查。

4 結論和建議

鉆機液壓系統(tǒng)比較復雜，存在著較多的控制閥和執(zhí)行元件，對鉆機液壓系統(tǒng)故障進行分析需要結合實際情況，需要在設計和安裝階段做好質量控制。應該避免空氣進入到液壓系統(tǒng)中，若混入空氣應該采取合理辦法排放出來，避免液壓系統(tǒng)存在振動和噪聲，使執(zhí)行機構產(chǎn)生爬行，液壓油也會產(chǎn)生變質。需要保證液壓管路和閥組的清潔，如果液壓系統(tǒng)中混入雜質，可能會導致液壓閥被卡住，使閥體孔道被堵住而無法卸壓，也會加大運行部件的磨損，從而使液壓系統(tǒng)無法正常工作。需要科學合理地設置濾油器和安全防護裝置，對過濾器進行定期清理，液壓油到使用壽命需要進行更換。還應該避免出現(xiàn)漏油和運行溫度過高的問題。

鉆機液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障之后，不可以盲目進行拆卸液壓元件，需要按照液壓原理圖入手，充分了解液壓系統(tǒng)運行過程。對可能存在故障的部位進行檢查，修理完成后進行調試和試車，從而高效地處理好鉆機液壓系統(tǒng)故障。