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(tǒng)主要應(yīng)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(lián)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(wěn)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(zhì)、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(tǒng)組成和原理

1.1 液壓系統(tǒng)組成

鉆機液壓系統(tǒng)主要由液壓泵作為動力元件，液壓泵為液壓系統(tǒng)提供壓力油，是系統(tǒng)的動力源，作用是將原動機的機械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力動能。鉆機液壓系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件是液壓動力馬達，液壓動力馬達可驅(qū)動工作機構(gòu)實現(xiàn)往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動，液壓馬達的回轉(zhuǎn)運動帶動鋼絲繩實現(xiàn)鉆機整體的起升和下放，其職能是將液壓能轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液體的壓力、流量和方向，是鉆機液壓系統(tǒng)中的重要控制元件。

控制元件保證執(zhí)行元件按照預(yù)期的要求進行工作，液壓元部件可以確保執(zhí)行組件能夠按照預(yù)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(tǒng)正常工作時便于監(jiān)控和進行壓力檢測。液壓介質(zhì)通過節(jié)流閥和換向閥通過管道進入液壓絞車。工作介質(zhì)，即傳動液體，通常稱為液壓油。液壓系統(tǒng)就是通過工作介質(zhì)實現(xiàn)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(tǒng)在鉆機設(shè)備工作起到重要的作用，只有安全可靠的液壓系統(tǒng)作為保障才能高效快速地進行鉆機作業(yè)。

1.2 液壓系統(tǒng)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(zhuǎn)換為液體的壓力能（圖1）。通過控制節(jié)流閥和換向閥使介質(zhì)經(jīng)過管線進入液壓絞車，控制控制箱調(diào)節(jié)左右液壓絞車工作，為了保證鉆機起升和下放可以平穩(wěn)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(tǒng)常用節(jié)流控制閥或速度調(diào)節(jié)閥分別控制兩個不同的調(diào)節(jié)執(zhí)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(lián)，以保證進入兩液液壓絞車的介質(zhì)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(zhí)行元件的來實現(xiàn)對液壓絞車的調(diào)速控制，可以用節(jié)流閥或調(diào)速閥來控制流量。節(jié)流控制閥調(diào)節(jié)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(tǒng)中過多的介質(zhì)通過備用旁路流回油箱，從而控制液壓絞車的轉(zhuǎn)動速度。

通過液壓驅(qū)動絞車轉(zhuǎn)動帶動起升鋼絲繩，當(dāng)鉆機進行起升作業(yè)通過控制液壓管路，控制擋位有正反兩個擋位進行操作，當(dāng)需要絞車進行提升左右和下放作業(yè)分別將控制擋位的手臂放置到相應(yīng)操作桿上即可實現(xiàn)液壓操作。綜合液壓站還可以為作為鉆機其他臨時液壓設(shè)備的動力源，如鉆機增加液壓貓頭或者增加平移導(dǎo)軌，都可以利用綜合液壓作為動力源，這樣既能節(jié)省鉆機成本，又能充分利用鉆機已配套的設(shè)備，將固有設(shè)備進行充分利用，為提質(zhì)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(tǒng)包括以下循環(huán)系統(tǒng)：①溢流閥調(diào)節(jié)設(shè)定液壓綜合控制站的最高壓力，當(dāng)工作壓力大于溢流閥的設(shè)定工作壓力時，溢流閥的開度相應(yīng)調(diào)節(jié)增大，以降低液壓泵的輸出壓力，保持系統(tǒng)壓力維持在正常工作壓力范圍，用于改變系統(tǒng)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(dāng)系統(tǒng)不需要過高壓力工作或只需要維持低壓工作時，系統(tǒng)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(tǒng)局部范圍內(nèi)的壓力波動帶來的介質(zhì)變化帶來的對液壓穩(wěn)定性的沖擊，保持綜合液壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，使鉆機能夠平穩(wěn)運行。

2 液壓系統(tǒng)故障分析與維護保養(yǎng)

2.1 液壓系統(tǒng)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(chǎn)生氣穴，油箱內(nèi)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(dāng)，保證油位高度適宜，油量充足。應(yīng)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(yīng)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(jīng)常更換，防止常用件老化給設(shè)備運行帶來不必要的麻煩及停工。液壓濾油器選擇要根據(jù)廠家指導(dǎo)進行選擇，濾網(wǎng)不可過密，安裝在主閥芯與閥體之間的節(jié)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(shè)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(yīng)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(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速過高或者過低都對設(shè)備整體運轉(zhuǎn)帶來不利影響，如轉(zhuǎn)速太高容易造成“吸空”現(xiàn)象。主閥芯和閥體之間經(jīng)常會產(chǎn)生節(jié)流，對閥體和閥芯本體的破損會加速。同時，設(shè)備部件閥體、閥芯和閥座的幾何形狀和尺寸，對產(chǎn)生流體噪聲也有著重要影響，設(shè)計人員在設(shè)計過程中必須對液壓部件的設(shè)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(shù)據(jù)滿足精度要求，更要盡量防止因裝配精度不當(dāng)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(chǎn)生噪聲的重要原因，在工作中需要維護人員重點關(guān)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(zhuǎn)速壓力不足，導(dǎo)致油泵吸油吸入量不夠。油泵的驅(qū)動裝置打滑或功率不足是導(dǎo)致吸入量不足的主要原因。吸油口過高導(dǎo)致吸油時吸入空氣，油泵進入油量不足會導(dǎo)致設(shè)備噪聲較大。鉆機應(yīng)用現(xiàn)場液壓系統(tǒng)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(shù)是由于油液被污染或者液壓油油脂潔凈度不夠?qū)е碌?，要定期清洗或者更換過濾網(wǎng)，保證濾網(wǎng)目數(shù)滿足設(shè)備使用要求，目數(shù)過大或者過小都會給設(shè)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(fēng)險，也會造成流量不足或者設(shè)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(dǎo)致設(shè)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(dǎo)致配合過緊或過松，在設(shè)備運行過程產(chǎn)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(fā)熱；移動困難，引起振動和噪聲；裝配間隙預(yù)留較大容易造成液體泄漏，相對運動容易造成振動使設(shè)備表面形成的油膜被破壞。液壓設(shè)備出油口油路中存有空氣時，易產(chǎn)生液體振動和噪聲。系統(tǒng)中應(yīng)該盡量控制元件共振，設(shè)備共振會增大設(shè)備整體振動并加劇元部件的磨損。維護人員要對設(shè)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(shè)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(tǒng)的維護保養(yǎng)

鉆機液壓系統(tǒng)的日常維護和保養(yǎng)必須設(shè)置專業(yè)的液壓技術(shù)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(zhì)。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(shè)備出現(xiàn)故障，確保液壓系統(tǒng)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(tǒng)進行油質(zhì)檢測與更換，保證潤滑油的油量和油質(zhì)清潔。只有保證液壓系統(tǒng)整體正常運行和工作，才能更大程度地發(fā)揮輔助液壓系統(tǒng)的工作效能，提高鉆井作業(yè)效率。

3 結(jié)論

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