鉆機液壓系統維護及保養措施

唐曉慶，馬振國，張新橋

（中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司遼河鉆采裝備分公司，遼寧盤錦 124010）

0 引言

ZJ40 鉆機液壓系統主要應用盤剎液壓站和綜合液壓站，盤剎液壓站主要是保障絞車及后臺聯動，綜合液壓站主要就是保障鉆機左右上座中起升液壓絞車動力來源。ZJ40 鉆機起升主要通過左右兩臺液壓絞車保證鉆機及井架起升，為了控制鉆機整體平穩起升必須要控制好綜合液壓站，盡量保證左右液壓絞車同步同速進行提升左右，每次起升前都要認真檢查液壓動力源、介質、管線是否完好，確定所有準備工作到位后再進行整體底座及井架的起升。

1 鉆機液壓系統組成和原理

1.1 液壓系統組成

鉆機液壓系統主要由液壓泵作為動力元件，液壓泵為液壓系統提供壓力油，是系統的動力源，作用是將原動機的機械能轉化為液體的壓力動能。鉆機液壓系統的主要執行元件是液壓動力馬達，液壓動力馬達可驅動工作機構實現往復旋轉運動，液壓馬達的回轉運動帶動鋼絲繩實現鉆機整體的起升和下放，其職能是將液壓能轉換為機械能并對外做功。各種閥利用這些元件可以控制和調節液壓系統中液體的壓力、流量和方向，是鉆機液壓系統中的重要控制元件。

控制元件保證執行元件按照預期的要求進行工作，液壓元部件可以確保執行組件能夠按照預期的要求工作，輔助部件主要包括液壓油箱、機油濾油器、管線和快速管接頭、冷卻器和壓力表等。輔助部件的作用是為系統正常工作時便于監控和進行壓力檢測。液壓介質通過節流閥和換向閥通過管道進入液壓絞車。工作介質，即傳動液體，通常稱為液壓油。液壓系統就是通過工作介質實現運動和動力傳遞的，液壓油還可以對液壓元件中相互運動的零件起潤滑作用。液壓系統在鉆機設備工作起到重要的作用，只有安全可靠的液壓系統作為保障才能高效快速地進行鉆機作業。

1.2 液壓系統原理

ZJ40 鉆機的液壓控制是利用注入頭馬達帶動綜合液壓泵從油箱吸油，將綜合液壓站的機械能轉換為液體的壓力能（圖1）。通過控制節流閥和換向閥使介質經過管線進入液壓絞車，控制控制箱調節左右液壓絞車工作，為了保證鉆機起升和下放可以平穩進行，必須嚴格控制液壓絞車左右絞車同速操作。

圖1 ZJ40 鉆機液壓原理

本套ZJ40 鉆機液壓系統常用節流控制閥或速度調節閥分別控制兩個不同的調節執行元件的流量使之相等，以保證同步，把液壓絞車左右的管路串聯，以保證進入兩液液壓絞車的介質流量相同，從而保證左右起升液壓絞車同速工作?？刂埔簤航g車的速度主要通過控制箱用來控制單個速度執行元件的來實現對液壓絞車的調速控制，可以用節流閥或調速閥來控制流量。節流控制閥調節液壓油進入液壓絞車的進入量大小來控制液壓絞車的速度，系統中過多的介質通過備用旁路流回油箱，從而控制液壓絞車的轉動速度。

通過液壓驅動絞車轉動帶動起升鋼絲繩，當鉆機進行起升作業通過控制液壓管路，控制擋位有正反兩個擋位進行操作，當需要絞車進行提升左右和下放作業分別將控制擋位的手臂放置到相應操作桿上即可實現液壓操作。綜合液壓站還可以為作為鉆機其他臨時液壓設備的動力源，如鉆機增加液壓貓頭或者增加平移導軌，都可以利用綜合液壓作為動力源，這樣既能節省鉆機成本，又能充分利用鉆機已配套的設備，將固有設備進行充分利用，為提質增項降低成本提供強有力的支持。

ZJ40 鉆機整套完整的液壓系統包括以下循環系統：①溢流閥調節設定液壓綜合控制站的最高壓力，當工作壓力大于溢流閥的設定工作壓力時，溢流閥的開度相應調節增大，以降低液壓泵的輸出壓力，保持系統壓力維持在正常工作壓力范圍，用于改變系統的局部壓力；②如果有減壓閥接在回路上，減壓閥后的壓力可以降低；③如果連接了增壓器，增壓器后的壓力高于作為增壓器回路的液壓源的壓力；④當系統不需要過高壓力工作或只需要維持低壓工作時，系統壓力降低到零壓力或低壓是通過減壓回路的低壓回路，用于減少或吸收系統局部范圍內的壓力波動帶來的介質變化帶來的對液壓穩定性的沖擊，保持綜合液壓系統壓力穩定，使鉆機能夠平穩運行。

2 液壓系統故障分析與維護保養

2.1 液壓系統故障分析

2.1.1 油泵噪聲

鉆機液壓單元油泵需要嚴格控制空氣進入油泵而產生氣穴，油箱內油面太低，會從吸油管吸入空氣。因此，油箱中注入液壓油的量要控制得當，保證油位高度適宜，油量充足。應保證綜合液壓站的油泵吸油口完全深入到油位中，距注入油面高度應控制在140～160 mm。綜合液壓站所有進、出油管要保證密封性，不能有漏氣位置，密封圈要經常更換，防止常用件老化給設備運行帶來不必要的麻煩及停工。液壓濾油器選擇要根據廠家指導進行選擇，濾網不可過密，安裝在主閥芯與閥體之間的節流口部位。閥體、閥芯及閥座等零件的幾何形狀和尺寸對流體噪聲有很大影響，必須在元件設計上給予足夠重視。盡量防止由于裝配精度不合適造成油泵零件磨損、松動等引起的振動與噪聲。

機油濾清器插入機油油位的深度要適宜。通常情況下，機油濾清器應控制在油箱2/3 油位以下。油泵的密封部分是每次使用檢查的重點，尤其要防止空氣進入；要控制油泵的轉速，轉速過高或者過低都對設備整體運轉帶來不利影響，如轉速太高容易造成“吸空”現象。主閥芯和閥體之間經常會產生節流，對閥體和閥芯本體的破損會加速。同時，設備部件閥體、閥芯和閥座的幾何形狀和尺寸，對產生流體噪聲也有著重要影響，設計人員在設計過程中必須對液壓部件的設計給予足夠重視。在控制加工及裝配時的精度一定要多次認真檢測，保證加工數據滿足精度要求，更要盡量防止因裝配精度不當造成油泵漏油，或者因為零部件磨損嚴重而引起的振動和噪聲。吸油口漏氣、機油不足也是液壓油泵在正常運行工作中產生噪聲的重要原因，在工作中需要維護人員重點關注與檢測。

2.1.2 油泵排量不足或無排量

液壓油泵工作時轉速壓力不足，導致油泵吸油吸入量不夠。油泵的驅動裝置打滑或功率不足是導致吸入量不足的主要原因。吸油口過高導致吸油時吸入空氣，油泵進入油量不足會導致設備噪聲較大。鉆機應用現場液壓系統漏氣的原因中，管接頭密封不良是主要的漏氣原因。濾油器或吸油管有堵塞多數是由于油液被污染或者液壓油油脂潔凈度不夠導致的，要定期清洗或者更換過濾網，保證濾網目數滿足設備使用要求，目數過大或者過小都會給設備帶來不必要的使用困難。油箱中要控制油位液面適宜，油量不足或油泵安裝位置距油面過高都會使油泵在工作時吸入困難，加大空氣被吸入的風險，也會造成流量不足或者設備工作振動。油液黏度也是油泵排量不足的重要原因，黏度過大液體的流動性不足會導致設備吸入困難。

2.1.3 油泵溫升過高

滑閥與閥孔裝配精度不滿足會導致配合過緊或過松，在設備運行過程產生高溫?；y移動困難一般都是由于裝配過緊形成干摩擦，機械效率下降并使油泵發熱；移動困難，引起振動和噪聲；裝配間隙預留較大容易造成液體泄漏，相對運動容易造成振動使設備表面形成的油膜被破壞。液壓設備出油口油路中存有空氣時，易產生液體振動和噪聲。系統中應該盡量控制元件共振，設備共振會增大設備整體振動并加劇元部件的磨損。維護人員要對設備元件安裝和管路定期進行檢查和維護，如緊固件是否松動等，防止松動設備在長期運行中帶來的振動使液壓油溫度升高，影響整體液壓工作性能。

2.2 液壓系統的維護保養

鉆機液壓系統的日常維護和保養必須設置專業的液壓技術人員進行，定期檢查油位、管線接頭及連接件處密封等情況，定期檢測油質。易損壞的零部件要配備齊全，以備不時之需，遇到問題時能夠及時解決，盡量避免鉆機在工作進行中操作液壓設備出現故障，確保液壓系統能夠正常運行。為了更好地維護鉆機液壓部件，需要定期對液壓系統進行油質檢測與更換，保證潤滑油的油量和油質清潔。只有保證液壓系統整體正常運行和工作，才能更大程度地發揮輔助液壓系統的工作效能，提高鉆井作業效率。

3 結論

液壓系統是石油鉆機設備中的核心部件，在日常使用維護過程中一定要采用專業人員進行維護管理，提高安全維護意識，增加專業的理論知識學習。定期對所有液壓元器件及管線接口處進行檢測維護，對設備安全隱患早發現、早治理，杜絕一切設備帶病作業，只有充分發揮全員能動性，才能保證鉆機快速、高效、安全地運行作業。