SJ2000型壓裂車風(fēng)扇液壓系統(tǒng)故障診斷

（川慶鉆探長慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西 西安 710000）

SJ2000型壓裂車風(fēng)扇液壓系統(tǒng)故障診斷

田康，王美琴，竇小平

（川慶鉆探長慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西 西安 710000）

SJ2000型壓裂車的風(fēng)扇液壓系統(tǒng)主要由PTO、變量柱塞泵、風(fēng)扇液壓馬達(dá)及其液壓附件組成，通過PTO從變矩器取力帶動(dòng)變量柱塞泵，然后變量柱塞泵將液壓油增壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)冷卻水箱的風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)。當(dāng)該系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)將導(dǎo)致壓裂車臺(tái)上冷卻液、液壓油、燃油等無法冷卻，設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文主要以SJ2000型壓裂車風(fēng)扇液壓系統(tǒng)無主油壓故障為重點(diǎn)分析故障原因，提出風(fēng)扇液壓系統(tǒng)的使用維護(hù)常識(shí)。

PTO； 變量柱塞泵；溢流閥；電磁閥

1 SJ2000型壓裂車風(fēng)扇液壓系統(tǒng)工作原理

液壓系統(tǒng)主要由動(dòng)力源、執(zhí)行閥組和其他液壓附件組成，風(fēng)扇液壓系統(tǒng)由PTO從變矩器取力提供動(dòng)力源帶動(dòng)變量柱塞泵旋轉(zhuǎn)，然后變量柱塞泵將液壓油增壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)冷卻水箱的風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)。執(zhí)行閥組和其他附件主要是控制液壓系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行，圖1中虛線部分為變量柱塞泵元件工作原理圖。

2 故障概況

壓裂七隊(duì)一臺(tái)SJ2000型壓裂車在施工過程中臺(tái)上發(fā)動(dòng)機(jī)溫度驟然上升，出現(xiàn)問題后操作人員切換自動(dòng)和強(qiáng)制開關(guān)發(fā)現(xiàn)臺(tái)上風(fēng)扇液壓系統(tǒng)主油壓和背壓始終為0，立即停泵返回基地檢修。當(dāng)日經(jīng)江深公司專業(yè)維修人員檢修發(fā)現(xiàn)，該車PTO和變量柱塞泵花鍵連接部位損壞，變量柱塞泵無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致風(fēng)扇液壓系統(tǒng)無油壓。發(fā)現(xiàn)故障原因后，維修人員將該車PTO和變量柱塞泵都進(jìn)行了更換，更換完成后試車，風(fēng)扇液壓系統(tǒng)油壓仍然為0，維修人員進(jìn)而把整個(gè)液壓系統(tǒng)管線、濾清器、液壓元件進(jìn)行了清理、更換和檢查，故障仍然不能排除。圖2為變量柱塞泵花鍵損壞圖。

圖1 風(fēng)扇液壓系統(tǒng)原理圖

圖2 變量柱塞泵花鍵損壞

3 故障檢查

簡單的說，液壓系統(tǒng)無壓力故障主要為液壓泵磨損嚴(yán)重、溢流閥故障異常長時(shí)間處于開啟狀態(tài)、液壓濾芯或管線堵塞和電磁閥故障引起，下面就該故障進(jìn)行分析檢查。

3.1 整個(gè)液壓系統(tǒng)能否建立起正常壓力

該風(fēng)扇液壓系統(tǒng)無壓力，由于已更換液壓泵和PTO，初步判斷可能是由于進(jìn)油回油管路、濾清器、單向閥、節(jié)溫器等堵塞所致。逐段對(duì)液壓系統(tǒng)以上部位進(jìn)行檢查清洗更換后，液壓系統(tǒng)油壓仍為0，因此排除堵塞可能性。

3.2 溢流閥、沖洗閥工作是否正常

進(jìn)一步對(duì)液壓系統(tǒng)的溢流閥進(jìn)行檢查，因?yàn)閴毫τ吐分械哪硞€(gè)溢流閥主閥芯阻尼孔堵塞、主閥芯復(fù)位彈簧斷裂或卡死、錐閥調(diào)節(jié)彈簧斷裂、錐閥破損，使溢流閥處于回油位置，致使壓力油路與溢流回路相通，液壓油直接流回油箱，造成液壓系統(tǒng)無油壓。溢流閥、沖洗閥等損壞在現(xiàn)場(chǎng)由于無診斷儀器且不易拆開，維修人員采用交換法的檢測(cè)方法，對(duì)可能損壞的閥換用其他設(shè)備上正常工作、同型號(hào)的閥進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)過多次試驗(yàn)液壓系統(tǒng)壓力仍無變化，進(jìn)而排除溢流閥、沖洗閥造成的原因。

3.3 變量柱塞泵是否能輸出液壓油

由于已排除液壓系統(tǒng)工作異常的因素，只能從該系統(tǒng)源頭查找，首先檢查PTO和變量柱塞泵連接部分，檢查發(fā)現(xiàn)連接部位正常旋轉(zhuǎn)，故排除動(dòng)力源的原因。進(jìn)而檢查變量柱塞泵有無液壓油輸出，拆開變量柱塞泵輸出油管線接頭發(fā)現(xiàn)，并無液壓油輸出，因此判斷液壓系統(tǒng)無油壓是因?yàn)楸脽o液壓油輸出，由于該泵是新泵，分析認(rèn)為可能是泵體有鑄造缺陷（如砂眼等），使吸油腔與壓油腔相通，失去壓油能力；泵的輸入功率不足或泵軸扭斷，使泵的輸出油壓達(dá)不到工作壓力或輸不出油或其他原因引起。找到變量柱塞泵故障原因后，維修人員采用交換法的方法排查，用該存在問題的變量柱塞泵安裝在其他車輛上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)安裝該泵后試驗(yàn)車輛液壓系統(tǒng)油壓工作正常，因此證明該變量柱塞泵并無故障。

3.4 變量柱塞泵電磁閥工作異常

由圖1變量柱塞泵工作原理可以看出，液壓油經(jīng)吸油濾芯和球閥后，進(jìn)入變量柱塞泵第一級(jí)泵內(nèi)，然后通過電磁閥控制進(jìn)入變量柱塞泵液壓控制部分流入變量柱塞泵泵腔，之前已經(jīng)判斷該變量柱塞泵無故障，因而判斷可能是由于變量柱塞泵電磁閥工作異常，維修人員檢查電磁閥供電信號(hào)發(fā)現(xiàn)，該電磁閥供電電壓為0V,因此判斷變量柱塞泵無液壓油流出主要原因是因?yàn)楸玫碾姶砰y不工作，之后維修人員對(duì)該電路進(jìn)行檢修，檢修發(fā)現(xiàn)控制面板后控制變量柱塞泵電磁閥的線頭松動(dòng)，重新連接后試車，風(fēng)扇液壓系統(tǒng)油壓18MPa，風(fēng)扇補(bǔ)油壓1.4MPa，在正常工作范圍內(nèi)，故障排除。

4 原因分析

該故障檢查最終原因是因?yàn)樽兞恐秒姶砰y不工作導(dǎo)致風(fēng)扇液壓系統(tǒng)無油壓，從變量柱塞泵工作原理圖可以看出，該電磁閥是電液三位四通閥，控制電磁閥開啟度由水箱冷卻液溫度決定，一般SJ2000型壓裂車臺(tái)上風(fēng)扇開始旋轉(zhuǎn)冷卻液溫度在65～85℃之間，當(dāng)水溫達(dá)到65℃后，水箱上安裝的溫度傳感器經(jīng)過轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)（3.9～5V）傳遞給控制面板計(jì)算機(jī)，該電壓信號(hào)經(jīng)過放大后控制電磁閥開啟度，電磁閥的開啟度控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速快慢，水溫達(dá)到85℃時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速最大，該故障中由于電磁閥無供電信號(hào)，電磁閥處于中位機(jī)能位置，電磁閥不動(dòng)作，液壓泵第一級(jí)輸出液壓油經(jīng)電磁閥中位直接回油箱，整個(gè)液壓系統(tǒng)無油壓，風(fēng)扇無法轉(zhuǎn)動(dòng)。

5 SJ2000型壓裂車風(fēng)扇液壓系統(tǒng)使用保養(yǎng)

5.1 定期緊固

液壓設(shè)備在工作中由于設(shè)備振動(dòng)，液壓沖擊、管路自振等，使管接頭、緊固螺栓松動(dòng)，應(yīng)定期緊固，緊固周期每月一次。

5.2 定期清洗、更換濾芯

正常情況下，每兩月清洗一次，特別是陜北區(qū)域3、4月份風(fēng)沙較大，清洗周期應(yīng)適當(dāng)縮短，清洗濾芯時(shí)，應(yīng)使用柴油或煤油清洗，不得使用汽油，濾芯清洗后用壓縮空氣吹干凈，濾芯損壞應(yīng)及時(shí)更換。

5.3 定期清洗液壓油箱

液壓系統(tǒng)工作時(shí)，油箱底部沉淀、聚集系統(tǒng)中的部分污物，應(yīng)定期清洗，正常情況下，每6個(gè)月清洗一次，環(huán)境粉塵較大，清洗周期應(yīng)當(dāng)適當(dāng)縮短。

5.4 定期強(qiáng)制過濾、更換液壓油

正常情況下，設(shè)備連續(xù)工作每2000～3000小時(shí)更換一次，環(huán)境粉塵較大，更換周期應(yīng)適當(dāng)縮短。定期更換密封件，液壓設(shè)備密封材料。一般為耐油丁腈橡膠和聚氨脂橡膠，長期使用自然老化，而且長期在受壓狀態(tài)下工作，密封件產(chǎn)生永久性變形，喪失密封性能，應(yīng)定期更換。根據(jù)我國目前密封件材料和硫化工藝，密封件的使用壽命一般為3年左右。

5.5 更換液壓油的周期

工作狀態(tài)下的油溫屬正常，及時(shí)補(bǔ)充及清潔液壓油的前提下，液壓油更換周期如下(在定期檢查當(dāng)中油的狀態(tài)較好時(shí)可以延長)：最初更換：開始運(yùn)轉(zhuǎn)1000小時(shí)或3個(gè)月更換。 以后更換：最初更換之時(shí)起，每2000小時(shí)或6個(gè)月更換一次。

6 結(jié)語

SJ2000型壓裂車臺(tái)上風(fēng)扇液壓系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)由電路和液壓部分控制，當(dāng)出現(xiàn)故障排查時(shí)應(yīng)遵循從簡到難的步驟，本次故障診斷過程中由于維修人員專業(yè)技能不全面，導(dǎo)致維修時(shí)多走好多彎路。專業(yè)維修人員應(yīng)受過設(shè)備的構(gòu)造和維修專業(yè)培訓(xùn)，通過專業(yè)的理論知識(shí)和豐富的維修經(jīng)驗(yàn)更快的處理液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，提高工作效率。

[1]陳明德.淺析多功能天車液壓系統(tǒng)的無壓裂故障[J].中國機(jī)械，2014，（16）.

[2]基于引進(jìn)消化的2000型壓裂機(jī)組國產(chǎn)化研制[J].石油天然氣學(xué)報(bào)， 2011 (5) :298-299 .

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