龐宏飛，賈博鋒

（中國石油長城鉆探頂驅(qū)技術(shù)分公司，北京100101）

VARCO 10SA頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)頭驅(qū)動馬達故障處理

龐宏飛，賈博鋒

（中國石油長城鉆探頂驅(qū)技術(shù)分公司，北京100101）

VARCO 10SA頂驅(qū)在使用過程中出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)頭驅(qū)動馬達使用周期短故障。分析馬達損壞原因，提出維護過程中的注意事項。

VARCO 10SA頂驅(qū)；擺線馬達；維護保養(yǎng)

0 引言

旋轉(zhuǎn)頭驅(qū)動馬達是頂驅(qū)管子處理器的主要部件，主要作用是驅(qū)動齒輪盤正向反向旋轉(zhuǎn)，司鉆通過轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)頭調(diào)節(jié)吊環(huán)的伸出方向，方便井架工操作；當(dāng)頂驅(qū)上卸扣的時由PLC程序控制電磁閥以一定的時間間隔和持續(xù)時間驅(qū)動旋轉(zhuǎn)頭正向旋轉(zhuǎn)，同時鎖銷以1.379 MPa（200 psi）的壓力抵住齒輪盤，直到鎖銷插入齒輪盤的定位孔中為止，這時背鉗油缸伸出，夾緊鉆具完成上卸扣操作。當(dāng)旋轉(zhuǎn)頭驅(qū)動馬達出現(xiàn)問題的時候會導(dǎo)致頂驅(qū)無法實現(xiàn)正常功能。

1 馬達損壞原因分析

VARCO 10SA頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)頭驅(qū)動采用軸配流擺線式液壓馬達（NOV公司114375-1型馬達），旋轉(zhuǎn)頭驅(qū)動馬達損壞的主要現(xiàn)象為輸出軸端的骨架油封漏油和馬達輸出前蓋的固定螺絲剪短。頂驅(qū)所用PH55馬達（鎖銷馬達）輸出軸直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)頭齒輪盤旋轉(zhuǎn)，PH75馬達通過中間過渡齒輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)頭齒輪盤旋轉(zhuǎn)。拆解損壞馬達，發(fā)現(xiàn)配流軸軸頸與馬達前蓋骨架密封相配合的表面出現(xiàn)了較大磨損（磨亮的部分）；配流軸與殼體配合部分磨損也很嚴重（圖1）。

圖1 馬達損壞照片

根據(jù)擺線馬達的結(jié)構(gòu)原理，頂驅(qū)所用馬達的裝配結(jié)構(gòu)，管子處理器工況以及損壞馬達的拆卸檢查結(jié)果可以得出馬達損壞的主要原因如下。

（1）馬達輸出軸承受的徑向載荷過大。對于PH55馬達裝配結(jié)構(gòu)而言，馬達直接驅(qū)動齒輪盤旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)下馬達承受徑向力主要來自以下方面：①當(dāng)齒輪盤齒隙內(nèi)有油泥、泥漿或者其他雜物的情況下，馬達伸出軸會承受徑向力作用。②旋轉(zhuǎn)頭與內(nèi)套配合間隙增大，馬達的伸出軸會承受徑向力作用。③馬達鎖銷總成的固定螺栓松動。④馬達輸出齒輪固定螺母安裝扭矩過小。在以上4種情況下，馬達伸出軸承受一個徑向載荷，導(dǎo)致馬達輸出軸軸承磨損，進而導(dǎo)致馬達配流軸與殼體磨損加劇，泄油量增大。軸承和配流軸的磨損同時也將導(dǎo)致馬達前蓋的唇形油封磨損。泄油壓力的增大和唇形油封的磨損共同導(dǎo)致馬達輸出軸端油封漏油。

（2）液壓油濾芯失效或者油液沒有及時更換，油液中混入了細小顆粒雜質(zhì)。當(dāng)配流軸旋轉(zhuǎn)時，配流軸和殼體的摩擦表面如果混入了顆粒雜質(zhì)就會產(chǎn)生磨料磨損，使摩擦副之間雜質(zhì)儲存空間加大，進入摩擦表面的顆粒物與被磨削下來的金屬顆粒隨配流軸一起旋轉(zhuǎn)，加劇了磨損，進而導(dǎo)致油封磨損，馬達輸出軸端漏油。

（3）P口和T口接反，在電磁閥處于中位的時候，馬達的進油口和回油口同時承受系統(tǒng)壓力。在馬達使用前期各項功能都正常，但是馬達內(nèi)部油溫較高，加速了密封件的老化。在馬達使用后期，由于配合表面及軸承的磨損，導(dǎo)致油封在正常情況下承受2000 Psi（13.79 MPa）的系統(tǒng)壓力，從而加劇了油封損壞。

（4）井底反扭矩帶動馬達旋轉(zhuǎn)。在水平井或者定向井作業(yè)過程中，井底的反扭矩如果沒有及時釋放，在起鉆過程中，井底扭矩就會通過鉆具作用在旋轉(zhuǎn)頭驅(qū)動馬達上。由馬達控制液路圖可知，電磁閥處于中位的時候馬達的進油口和回油口連通回到油箱，馬達內(nèi)部只有少量的液壓油，當(dāng)馬達被帶動旋轉(zhuǎn)的時候，殼體與配流軸之間的摩擦副得不到及時的潤滑，磨損加劇。同時馬達的旋轉(zhuǎn)會在殼體內(nèi)形成異常高壓（溢流閥及管線的流量有限），輸出軸端的油封及前蓋的固定螺栓可能會受到?jīng)_擊損壞。

2 應(yīng)對措施

（1）檢查馬達的進油口和回油口是否接反，如果接反及時矯正。

（2）定期清潔旋轉(zhuǎn)頭齒輪盤和馬達驅(qū)動齒輪，保持齒隙清潔。對于PH75而言，還要定期檢查中間齒輪軸套的磨損情況，如果配合間隙過大，及時更換。定期檢查馬達鎖銷總成的固定螺栓，如果出現(xiàn)松動，及時緊固。

（3）定期更換液壓油及濾芯，保持液壓油清潔。特別對于VARCO 10SA頂驅(qū)，齒輪油和液壓油共用一個油箱，同一種油品，齒輪箱內(nèi)各部件磨損產(chǎn)生的雜質(zhì)有可能進入液壓系統(tǒng)。

（4）在定向井水平井作業(yè)起鉆之前，及時釋放井底反扭矩。

（5）監(jiān)督司鉆操作，避免違規(guī)操作，特別是在組合定向工具的時候，由于定向工具直徑較大，液氣大鉗無法完成上卸扣。這時定向工具可以再做上安全卡瓦，打上安全鏈鉗，在公扣端打上B形鉗，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤完成上卸扣操作，從而避免對旋轉(zhuǎn)頭和旋轉(zhuǎn)頭驅(qū)動馬達造成傷害。

3 結(jié)語

由于PH55鎖銷馬達總成結(jié)構(gòu)設(shè)計原因，馬達不可避免的會承受徑向力的作用。這就要求增強頂驅(qū)巡檢和維護保養(yǎng)工作，加強對司鉆操作的監(jiān)督工作，盡可能地延長馬達的使用周期。

〔編輯 凌瑞〕

TE922

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.14