SJ2000型壓裂車風扇液壓系統故障診斷

（川慶鉆探長慶井下技術作業公司，陜西 西安 710000）

SJ2000型壓裂車風扇液壓系統故障診斷

田康，王美琴，竇小平

（川慶鉆探長慶井下技術作業公司，陜西 西安 710000）

SJ2000型壓裂車的風扇液壓系統主要由PTO、變量柱塞泵、風扇液壓馬達及其液壓附件組成，通過PTO從變矩器取力帶動變量柱塞泵，然后變量柱塞泵將液壓油增壓驅動馬達帶動冷卻水箱的風扇葉片旋轉。當該系統發生故障時將導致壓裂車臺上冷卻液、液壓油、燃油等無法冷卻，設備無法正常運轉。本文主要以SJ2000型壓裂車風扇液壓系統無主油壓故障為重點分析故障原因，提出風扇液壓系統的使用維護常識。

PTO； 變量柱塞泵；溢流閥；電磁閥

1 SJ2000型壓裂車風扇液壓系統工作原理

液壓系統主要由動力源、執行閥組和其他液壓附件組成，風扇液壓系統由PTO從變矩器取力提供動力源帶動變量柱塞泵旋轉，然后變量柱塞泵將液壓油增壓驅動馬達帶動冷卻水箱的風扇葉片旋轉。執行閥組和其他附件主要是控制液壓系統安全平穩運行，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

壓裂七隊一臺SJ2000型壓裂車在施工過程中臺上發動機溫度驟然上升，出現問題后操作人員切換自動和強制開關發現臺上風扇液壓系統主油壓和背壓始終為0，立即停泵返回基地檢修。當日經江深公司專業維修人員檢修發現，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轉導致風扇液壓系統無油壓。發現故障原因后，維修人員將該車PTO和變量柱塞泵都進行了更換，更換完成后試車，風扇液壓系統油壓仍然為0，維修人員進而把整個液壓系統管線、濾清器、液壓元件進行了清理、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 風扇液壓系統原理圖

圖2 變量柱塞泵花鍵損壞

3 故障檢查

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

3.1 整個液壓系統能否建立起正常壓力

該風扇液壓系統無壓力，由于已更換液壓泵和PTO，初步判斷可能是由于進油回油管路、濾清器、單向閥、節溫器等堵塞所致。逐段對液壓系統以上部位進行檢查清洗更換后，液壓系統油壓仍為0，因此排除堵塞可能性。

3.2 溢流閥、沖洗閥工作是否正常

進一步對液壓系統的溢流閥進行檢查，因為壓力油路中的某個溢流閥主閥芯阻尼孔堵塞、主閥芯復位彈簧斷裂或卡死、錐閥調節彈簧斷裂、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，造成液壓系統無油壓。溢流閥、沖洗閥等損壞在現場由于無診斷儀器且不易拆開，維修人員采用交換法的檢測方法，對可能損壞的閥換用其他設備上正常工作、同型號的閥進行試驗，經過多次試驗液壓系統壓力仍無變化，進而排除溢流閥、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工作異常的因素，只能從該系統源頭查找，首先檢查PTO和變量柱塞泵連接部分，檢查發現連接部位正常旋轉，故排除動力源的原因。進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現，并無液壓油輸出，因此判斷液壓系統無油壓是因為泵無液壓油輸出，由于該泵是新泵，分析認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行試驗，試驗發現安裝該泵后試驗車輛液壓系統油壓工作正常，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，液壓油經吸油濾芯和球閥后，進入變量柱塞泵第一級泵內，然后通過電磁閥控制進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發現，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為泵的電磁閥不工作，之后維修人員對該電路進行檢修，檢修發現控制面板后控制變量柱塞泵電磁閥的線頭松動，重新連接后試車，風扇液壓系統油壓18MPa，風扇補油壓1.4MPa，在正常工作范圍內，故障排除。

4 原因分析

該故障檢查最終原因是因為變量柱塞泵電磁閥不工作導致風扇液壓系統無油壓，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型壓裂車臺上風扇開始旋轉冷卻液溫度在65～85℃之間，當水溫達到65℃后，水箱上安裝的溫度傳感器經過轉換電壓信號（3.9～5V）傳遞給控制面板計算機，該電壓信號經過放大后控制電磁閥開啟度，電磁閥的開啟度控制風扇的轉速快慢，水溫達到85℃時風扇轉速最大，該故障中由于電磁閥無供電信號，電磁閥處于中位機能位置，電磁閥不動作，液壓泵第一級輸出液壓油經電磁閥中位直接回油箱，整個液壓系統無油壓，風扇無法轉動。

5 SJ2000型壓裂車風扇液壓系統使用保養

5.1 定期緊固

液壓設備在工作中由于設備振動，液壓沖擊、管路自振等，使管接頭、緊固螺栓松動，應定期緊固，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，特別是陜北區域3、4月份風沙較大，清洗周期應適當縮短，清洗濾芯時，應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，濾芯損壞應及時更換。

5.3 定期清洗液壓油箱

液壓系統工作時，油箱底部沉淀、聚集系統中的部分污物，應定期清洗，正常情況下，每6個月清洗一次，環境粉塵較大，清洗周期應當適當縮短。

5.4 定期強制過濾、更換液壓油

正常情況下，設備連續工作每2000～3000小時更換一次，環境粉塵較大，更換周期應適當縮短。定期更換密封件，液壓設備密封材料。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下工作，密封件產生永久性變形，喪失密封性能，應定期更換。根據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

工作狀態下的油溫屬正常，及時補充及清潔液壓油的前提下，液壓油更換周期如下(在定期檢查當中油的狀態較好時可以延長)：最初更換：開始運轉1000小時或3個月更換。 以后更換：最初更換之時起，每2000小時或6個月更換一次。

6 結語

SJ2000型壓裂車臺上風扇液壓系統正常運轉由電路和液壓部分控制，當出現故障排查時應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技能不全面，導致維修時多走好多彎路。專業維修人員應受過設備的構造和維修專業培訓，通過專業的理論知識和豐富的維修經驗更快的處理液壓系統中出現的問題，提高工作效率。

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

[2]基于引進消化的2000型壓裂機組國產化研制[J].石油天然氣學報， 2011 (5) :298-299 .

TQ051.5

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