董學(xué)凱

(中國石化集團華北石油局測井公司 河南新鄉(xiāng))

HH2530液壓推靠器常見故障及其排除方法

董學(xué)凱

(中國石化集團華北石油局測井公司 河南新鄉(xiāng))

文章介紹了HH2530液壓推靠器的基本組成及各部分的主要功能,根據(jù)液壓推靠器的技術(shù)特點,對其使用過程中的常見故障提出排除方法。并以實例說明了故障排除方法的有效性和實用性。

液壓推靠器;平衡桶組件;動力系統(tǒng);支撐臂;p-t曲線

0 引 言

HH2530使用的液壓推靠器同時配接微球形聚焦測井儀探頭和巖性密度測井儀探頭,配套使用進行微球形聚焦測井和巖性密度測井。性能可靠的液壓推靠器是確保測井施工安全以及順利完成測井任務(wù)的關(guān)鍵。

液壓推靠器由以下幾部分組成:上接頭組件;桿體組件;平衡筒組件;液壓筒組件;動力系統(tǒng)(包括電機、泵、液壓閥組和電位計);支撐臂組件;底錐。和各組成部分相連接的傳輸導(dǎo)線全封閉地裝在油路管道中。

1 各個組成部分的功能[1]

1.1 上接頭部件

把共用電子線路1連接起來;連接HAS內(nèi)部通油管線;油和空氣的密封界面。使液壓油不能進入電子線路部分。固定電機移相電容和電子段線路。

1.2 平衡筒組件

平衡筒組件由裝在筒內(nèi)的活塞和能對筒內(nèi)液壓油提供0.1 MPa內(nèi)壓的彈簧組成?；钊显O(shè)置有泄壓裝置(由彈簧、彈簧座、導(dǎo)柱、閥座和O型圈等組成)。

當(dāng)向儀器充液壓油或儀器下井后溫度壓力升高時,活塞即移向其行程下端(右端)移動,保持了儀器內(nèi)外壓平衡。如果壓力繼續(xù)上升,直至裝在彈簧座上的止推器頂開導(dǎo)柱,此時,筒內(nèi)過量的液壓油(或空氣)便會泄漏出來。另一方面,當(dāng)儀器內(nèi)液壓油不足時(漏油或未注滿油),活塞會被彈簧壓至其行程的上端(左端),直至活塞頂在筒腔底壁上。此時儀器如果下井,儀器外壓不斷增大,內(nèi)壓卻不會隨之升高,儀器不能達到內(nèi)外壓平衡,將會損壞儀器。

1.3 液壓筒組件

筒體由上殼體和下殼體組成,液壓部分的所有部件都安裝在其內(nèi)。主彈簧正常壓縮產(chǎn)生544 Kgf～713 Kgf彈力,提供支撐臂收攏動力。動力系統(tǒng):由電動機、泵、液壓閥組和電位計等組成。作動部件由聯(lián)接桿、活塞、襯筒、蝶形、彈簧、連桿等組成。有以下幾種功能:產(chǎn)生壓力:當(dāng)向電機通電后,驅(qū)動泵從油箱(即筒體腔)壓液壓油通過液壓閥組進入高壓管線。液壓閥組中的控制閥通過調(diào)整能使液壓油出口壓力控制在8.6±0.5 MPa范圍內(nèi)。該壓強作用在直徑為61 mm的活塞上,產(chǎn)生了22 000 kgf的力(此為電機不停機時)。釋放壓力:當(dāng)向電磁閥通電被激勵,其銜鐵打開高壓通路,高壓油迅速釋放到油箱中,活塞上承受力立即消失。

井徑測量:支撐臂的移動通過聯(lián)接桿傳遞給電位計。

1.4 支撐臂組件

支撐臂可產(chǎn)生45 kgf(8.5 in時)推靠力,此力可使配套探測器的探頭貼靠井壁,也可使撐腳緊貼井壁。撐腳借助軸和連桿與由作動活塞帶動的聯(lián)接桿連接。支撐臂還通過軸同連接探測器的上接頭相連。在杠桿作用下,支撐臂張開時,同時能把探測器推開。支撐臂收攏時也會把探測器拉緊,使其一起收攏。

1.5 下接頭部分

連接各液壓管線;油和泥漿的密封界面;與配套儀器連接;使配套探測器和桿體聯(lián)接起來,用來限制探測器下端離開桿體。在下桿上設(shè)置有釋放閥。儀器內(nèi)外壓差大于14 MPa時,釋放閥便會打開,連同儀器內(nèi)外部,使內(nèi)外壓相等,儀器則不會損壞。

2 支撐臂收攏、支撐臂張開過程的液壓原理和工作過程[2]

2.1 支撐臂收攏的工作過程描述

圖1 支撐臂關(guān)閉位置

支撐臂關(guān)閉位置如圖1所示。當(dāng)支撐臂處于張開位置時,高壓腔無壓差,當(dāng)電機接通電源后,過泵的高壓油通過液壓閥組進入高壓腔,高壓油產(chǎn)生的壓力使活塞向左運動。此時主彈簧被壓縮,支撐臂也在收攏。在正常情況下,高壓油的壓強達到2.7 MPa時支撐臂完全收攏,主彈簧也完全并緊。油壓進一步上升到3.6 MPa時,碟形簧片全部壓縮并緊。碟形簧片的作用是容積補償:它主要是防止儀器被提上井的過程中,由于溫度逐漸下降,高壓腔的油壓也會下降,此時,處于壓緊狀態(tài)的蝶形簧片會釋放能量使活塞向右運動,高壓腔的體積減小,使油壓保持不變(或下降變慢),而主彈簧仍會處在并緊狀態(tài),支撐臂就不會有意外張開的可能。如果電機還在工作,油壓繼續(xù)上升,并很快達到8.6 MPa。此時液壓閥組(H110310800)的安全閥可保持此值不在升高。如電機停止運轉(zhuǎn),壓力會降為6.6 MPa左右。由此可見,液壓推靠器產(chǎn)生的液壓力(8.6 MPa～6.6 MPa)比起支撐臂收攏所需要的液壓力大很多。超出的力可以把支撐臂和儀器本體間的巖屑和泥沙軋碎以確保有效地關(guān)閉支撐臂。支撐臂關(guān)閉時間小于60 s。

2.2 支撐臂張開的過程描述

支撐臂張開位置如圖2所示。當(dāng)支撐臂張開的指令發(fā)出電磁閥受激勵時,高壓腔與油箱接通。高壓腔液壓油回流油箱,液壓力解除,主彈簧釋放能量,支撐臂就會迅速張開。支撐臂打開時間不應(yīng)超過2 s。

2.3 p-t曲線

圖2 支撐臂張開位置

在支撐臂收攏和張開過程中,高壓腔內(nèi)的壓力隨時間的變化可以用p-t曲線來描述,如圖3所示。o～a段為壓力上升,克服主彈簧的預(yù)壓縮力,此時,支撐臂不動作。a～b段為壓力大于主彈簧預(yù)壓縮力后壓縮主彈簧直至并緊,支撐臂逐漸收攏。b～c段為壓力進一步增大克服碟形彈簧的彈力,蝶形彈片開始被壓縮,直至完全并緊。c～d段為壓力達到安全閥的開啟壓力8.6±0.5 MPa,超過此壓力高壓溢出。此段表示支撐臂收攏后電機還在工作時,高壓腔壓力維持在8.6±0.5 MPa。d～e段表示電機停止工作后高壓腔的壓力迅速降至6.6±0.5 MPa。從6.6 MPa降至2.7 MPa之前,支撐臂將保持收攏狀態(tài)。e～f～g段為激勵電磁閥,高壓腔壓力釋放,支撐臂在主彈簧作用下張開。t1為支撐臂收攏時間大約60 s,t2為支撐臂打開時間大約2 s。

圖3 p-t曲線

2.4 井徑測量

HAS內(nèi)部裝有測量井徑的電位計(約2 000Ω),與電子線路1通過31芯插件的3芯、13芯導(dǎo)線向電位計提供12 VDC電壓,井徑信號由26芯導(dǎo)線向上傳輸。

3 HAS液壓推靠器常見故障及其排除方法

3.1 支撐臂不能張開,或張開時間超過2 s檢查電磁閥線圈

3.1.1 引起故障的原因

正常情況下31芯插座的31#、10#之間導(dǎo)線向電磁閥供電,使支撐臂張開,其電壓為150 VAC,電阻約820Ω,工作電流約為120 mA。當(dāng)支撐臂不能張開或張開時間超過2 s時,可能由以下幾種原因引起:1)儀器工作電壓、工作電流異常導(dǎo)致支撐臂打開異常;2)電磁閥出現(xiàn)故障;3)電子段中的500Ω電阻燒壞;4)31#、10#給電磁閥供電的導(dǎo)線有斷路或者短路情況;5)輸油管是否堵塞。

3.1.2 排除故障

首先,用萬用表從上端31芯插座測量31#、10#之間的電阻,電阻約820Ω左右,如阻值有異常,需放儀器油箱內(nèi)的液壓油(注意:放油之前,應(yīng)先將支撐臂張開,若支撐臂張不開,由于內(nèi)有約8.6MPa的高壓,需慢慢擰松高壓腔排放塞,減少內(nèi)部壓力。要小心從事!),然后從液壓筒組件處拆卸上接頭一,再測量動力段組件上8芯插座處4#、5#之間的電阻,電阻約820 Ω左右,如有異常則可以判定是電磁閥出現(xiàn)故障;如果阻值正常,需要進一步檢查,卸下電磁閥,檢查是否卡住或否堵塞;卸下輸油管,檢查是否堵塞。

3.2 支撐臂不能關(guān)閉,或關(guān)閉時間超過60 s

首先檢查推靠器是否缺油,缺油也會導(dǎo)致支撐臂收不攏。如無缺油現(xiàn)象則主要由以下原因引起:1)儀器工作電壓、工作電流異常導(dǎo)致支撐臂收攏異常;2)電子段部分的移相啟動電容器容值發(fā)生變化,從而導(dǎo)致電機無法啟動;3)電機出現(xiàn)故障,無法輸出動力(電機轉(zhuǎn)動有聲音,電機轉(zhuǎn)動聲音異常則有可能是電機出現(xiàn)故障);4)液壓泵出現(xiàn)故障,不能正常供油;5)電磁閥組單項閥出現(xiàn)問題,起不到保壓作用;6)電磁閥組安全閥安全壓力設(shè)置偏低,以致支撐臂不能完全收攏;7)電機供電導(dǎo)線短路或斷路也會導(dǎo)致收攏異常;8)高壓腔體內(nèi)密封不好漏油也會使支撐臂收不攏。支撐臂收不攏的故障有可能由以上一種或者幾種同時引起,所以需要根據(jù)現(xiàn)場具體情況具體分析確定故障原因。

3.2.1 電動機不工作

檢查電動機線圈(31芯插頭的10#到30#插針之間)電阻應(yīng)為55±4Ω,工作電流不超過900 mA。如果電動機壞了,從液壓筒抽出動力系統(tǒng)組件,更換電動機。如果電動機正常,卸下動力系統(tǒng)后檢查泵,當(dāng)泵不正常(卡死)時,電動機也不能工作。

3.2.2 電動機工作正常

沒有拆開動力系統(tǒng)之前,必須做如下檢查:液壓管線是否漏油;活塞是否漏油;泵的運轉(zhuǎn)是否正常;壓力平衡活塞是否卡住或因缺油而被推到最上部位置。拆下動力系統(tǒng)后,做如下檢查:液壓閥組與泵之間的連接是否松動;泵的濾網(wǎng)是否清潔;液壓閥組是否內(nèi)漏;泵內(nèi)柱塞頭上的銅墊是否脫落。

3.3 支撐臂關(guān)閉后自動張開

1)檢查是否外漏,有油流出儀器外部。

2)檢查是否內(nèi)漏,如控制閥密封、電磁閥座、活塞(H110310409)上的矩形密封圈等。

4 故障排除實例[3]

4.1 故障現(xiàn)象

儀器支撐臂不能關(guān)閉,初步判斷液壓系統(tǒng)無高壓所致,測量31芯插頭的10#到30#插針之間的電阻48Ω(阻值正常),供電沒有轉(zhuǎn)動聲,進一步判斷為電機或泵有問題。

4.2 分離泵后給電機供電,判斷電機還是泵的故障

給電機供電,電機不轉(zhuǎn),測工作電流1.2 A(額定電流850±50 mA),說明電機有問題?，F(xiàn)象分析:定子輸入電壓為u時,有u=r×i+e1+e2[3]。其中e1為變壓器電動勢,e2為旋轉(zhuǎn)電動勢,i為定子電流,r為定子電阻。變壓器電動勢e1和電流i的變化率成正比,旋轉(zhuǎn)電動勢e2和轉(zhuǎn)速成正比。正常狀態(tài)定子外加電壓用來抵消定子電阻壓降以及e1和e2。變壓器電動勢e1不變,當(dāng)電機轉(zhuǎn)子銅套磨損偏心被卡住時轉(zhuǎn)速趨于0,旋轉(zhuǎn)電動勢e2亦趨于0,定子變成阻性負載,外加電壓使電機電流變大。

更換電機,隨后裝好液壓動力段,先檢查31芯插頭的10-30為48Ω,31-10為850Ω,13-3為2 385 Ω,說明線路接線正確;通電測量電機工作電流850 mA,加注液壓油后,通電試驗電機和泵噪聲大,收腿需要3 min。分析原因:泵(由于磨損)的效率低、電機負荷小轉(zhuǎn)速高所致;進一步?jīng)Q定更換泵,更換后通電收腿時間在60 s內(nèi),液壓推靠恢復(fù)正常。

5 結(jié) 論

1)修理液壓推靠前,要了解它的結(jié)構(gòu)、原理。

2)拆卸儀器必須要對被拆卸部分清洗干凈,按規(guī)定的有關(guān)分解順序進行,必要時要使用專用工具,不得盲目拆卸和敲擊。

3)清洗零件時,嚴格按安全規(guī)程中規(guī)定的清洗劑清洗和吹干,零件的盲孔、小孔、窄小腔體應(yīng)予以特別注意,及時更換清洗劑。

4)安裝前的零件按照要求涂以潤滑脂,安裝時必須按規(guī)定的有關(guān)組裝程序進行,有些零件借助專用工具進行,不得盲目安裝。

5)SDZ-3000[2]的液壓推靠器和HH2530使用的HAS液壓推靠器結(jié)構(gòu)相似,動力系統(tǒng)的電機、泵、液壓閥組和電位計等兩者可以互換只是儀器上接頭常壓31芯插座的定義不同。

[1] 環(huán) 鼎.HAS-IC液壓推靠器使用維修手冊[Z].北京,2007

[2] 中國電子科技集團公司第二十二研究所.SDZ-3000快速測井平臺使用手冊[Z].河南,2003

[3] 唐 介.電機與拖動[M].北京:高等教育出版社,2003

P631.8+3

B

1004-9134(2010)06-0082-03

董學(xué)凱男,1963年生,高級工程師,1983年畢業(yè)于陜西省廣播電視大學(xué)電子專業(yè),現(xiàn)在中石化華北石油局測井公司技術(shù)服務(wù)中心工作。郵編:453000

2010-07-12編輯:梁保江)