液壓打樁錘憋壓故障的分析與處理

摘 要：分析在我國渤海海域某海上油田建設中液壓打樁在作業中出現液壓系統憋壓報警故障停機原因，介紹施工現場排除方法。

關鍵詞：液壓打樁錘；電磁閥；傳感器

液壓打樁錘作為海油工程公司開展海上石油平臺建設的關鍵設備，在施工中良好的狀態與穩定的性能對工程項目順利進行起到非常重要的作用，目前應用在海上油田的液壓打樁錘技術水平非常先進，有著復雜的機械及電氣系統，對液壓打樁錘故障排除及研究，能更好的管理與使用這些高科技設備，保證海上石油平臺如期投產。

1 故障現象

在渤海海域某石油平臺安裝過程中，施工中的液壓打樁錘出現液壓系統憋壓故障，液壓系統起保護作用的溢流閥打開，打樁錘無法正常工作，海上施工作業面臨停止的狀況。因為遠離陸地，海上施工是靠不同種類船只組成的船隊開展的，每天的施工成本十分高昂，所以必須要保證施工順利進行。

2 液壓打樁錘工作原理：

液壓打樁錘的控制系統主要有：控制單元（工業計算機）、執行單元（電磁換向閥和旁通閥）、檢測單元（行程傳感器）、動力單元（動力站）等。

液壓打樁錘通過與動力站相連的高壓進油HP和低壓回油LP作為打樁錘的動力源，控制系統通過檢測循環采集傳感器的信號進行判斷是否到達設定能量，然后對執行單元發出指令是否換向還是保持原有狀態，從而實現打樁錘的打樁作業。

從圖1可以看出，高壓油HP通過兩個高壓蓄能器后分兩路，一路進入打樁錘活塞的下油腔，另一路經過一個換向閥HD11后接入打樁錘活塞的上油腔，當HD11位置如圖1時，上油腔沒有高壓油進入，則錘芯在高壓油的作用下上升，當HD11換向時，上下油腔通過壓差和錘芯自重的作用使錘芯下降。

打樁錘能量的設定和錘芯提升的高度有關，在打樁過程中，其中四個行程傳感器（MH11，MH12，MH21，MH22）則用來計算錘芯上升或下降的位移和速度，計算機通過循環檢測傳感器的信號，來判斷下面將要執行的命令即錘芯上升或下降。

3 故障原因分析

3.1 電磁換向閥HD11沒有換向。如圖1所示，當電磁換向閥的電磁閥線圈燒壞時，HD11不再換向，錘芯雖然已經到達設定高度，并且計算機也已經發出換向指令，但是由于HD11沒有動作，電磁換向閥沒有接受到換向電信號，高壓油流向不變，導致錘芯位移方向不變，并且運動到錘頭頂部或錘腳底部產生憋壓。

3.2 電磁換向閥的閥芯卡死，HD11得電換向，而HD11所控制的換向閥芯卻被卡死，錘芯雖然已經到達設定高度，并且計算機也已經發出換向指令，但是由于電磁閥沒有動作，高壓油流向不變，同樣導致錘芯位移方向不變，并且運動到錘頭頂部或錘腳底部產生憋壓。

3.3 行程傳感器有故障，由圖1可以看出錘體上有4個行程傳感器，這四個行程傳感器接觸到錘芯及錘芯上的凹槽產生二進制的開關信號，控制系統檢測傳感器信號用來計算錘芯高度h和錘芯速度v，這樣打樁能量為E=mgh+mv2，其中m為錘芯的質量，倘若其中行程傳感器發生損壞，則控制系統將對所檢測的信號不能正確識別，同時也不能發出電磁閥換向指令，導致打樁錘出現憋壓故障。

3.4 錘頭活塞桿與錘芯脫離，當兩者脫離時，將會出現活塞桿迅速提升，錘芯則不動，行程傳感器是通過錘芯運動來發出脈沖信號，然錘芯不動，計算機檢測得出的結果則是，錘芯上升高度沒有達到設定值，便不發出電磁閥換向指令，以致高壓油流向不變，使活塞桿在錘頭頂部憋壓。

4 故障處理

觀察液壓打樁錘運動至憋壓過程中，四個行程傳感器信號曲線正常，電磁換向閥電流正常，并且換向電信號正常，但卻出現憋壓現象，由此排除電磁換向電信號故障，傳感器故障和錘頭活塞桿與錘芯脫離的可能，因此導致打樁錘憋壓故障最大的可能性為電磁換向閥閥芯卡死，導致無法正常換向，從而出現憋壓故障現象。

待將打樁錘錘頭主閥上電磁閥拆卸下來，并對其進行解體，發現閥芯的被電磁閥上O型圈碎片卡住，導致電磁閥卡死不能換向，把電磁閥拆解，從中將破損O型圈全部取出，清洗組裝電磁閥，換上新O型圈后將電磁閥裝配復原到錘頭主閥上，對打樁錘進行水平調試，打樁錘工作性能恢復正常。

5 結束語

石油平臺安裝所使用的液壓打樁錘等大型海上施工設備，由于遠離陸地等環境因素必然缺少有效的后勤支持，因此海上施工技術人員必須能應對設備出現的各類狀況，并在此基礎之上，進一步系統提高我國海洋石油施工設備的有效使用及管理，為我國海洋石油工業獻出綿薄之力。

參考文獻

[1]Operating Manual Hammer MHU 800S

[2]Function of Hydraulic Hammer MHU-T