前言:目前油田在钻井修井时上卸管扣作业过程中,已广泛使用井口机械化动力设备如ZQ系列钻杆动力钳、TQ系列套动力钳等,其结构原理有许多共同点,都采用液气联合控制系统,不停车换档机构等,并且使用同一动力源。近几年由于装备的提升,采用多功能、多机具提供液压动力的ZHYZ-800(ZYT)液压站也开始推广应用,现普遍使用ZY-120通用型液压动力站。ZQ系列钻杆动力钳属开口型钳头设计,机动性强,操作简便、安全、省力、作业效率高等优点,俗称液气大钳或液压大钳,主要有主钳和液压动力站两部分组成,所以故障发生在液压系统和主钳变速机构、制动机构。故障表现特征有油温过高、泄漏过大、行星变速箱故障、制动装置故障。
1、油温过高
液压动力站液压系统要求工作油温在15℃-55℃,最高油温不超过60℃,油温过高会产生氧化物杂质,缩短液压元件使用寿命,还会导致油液粘度降低,增加液压系统泄漏,工作速度不稳定,加速橡胶密封件老化,密封效果差。
1.1油温过高主要特征:柱塞泵漏损产生冲击热,径向柱塞马达主要零件配合过紧产生摩擦热,大量无效能耗转化成热量;液压油粘度过高或过低产生压缩热能;系统流量阻力过高产生冲击热;执行机构控制阀不卸载。油温过高的诊断方法。可通过排除法进行:先确定油温过高的主要传播源,有针对性地进行确诊,检查动力元件有无漏损,马达、柱塞泵壳体用手触摸其温度是否高于其它位置,若确定后可再详细检查柱塞马达或柱塞泵并对其进行更换和修理。
1.2、液压油粘度过高。粘度是液压油选用主要指标,液压油在使用中粘度变化与使用温度有关,液压油粘度下降后,导致温度过高。液压传动中环境温度高于15℃时,用L-HM46号液压油,若低于10℃时,用L-HM32号液压油。要定期检查油质,清洗油箱;
1.3、系统流量阻力过高。可对系统流量进行调整,主要调节柱塞泵变量机构,并检查高压滤清器是否堵塞,并对其进行更换,还要防止管线过长或中途管线接头变径产生的冲击热;
2、泄漏过大
泄漏主要发生在液压系统,分内泄漏和外泄漏两种。
2.1内泄漏。产生的位置主要集中在轴向柱塞泵、径向柱塞马达、溢流阀和手动换向阀等主要动力元件和控制元件。内泄漏过大会造成轴向柱塞泵容积效率降低,排量不足。径向柱塞马达作功部分和配油部分泄漏大,液压马达转速下降(跌速)等故障。柱塞泵泄漏产生于三对摩擦副之间,滑靴与回程盘、缸体与配油盘、柱塞与缸体之间,滑靴和配油盘均采用油压静力平衡,柱塞泵三对摩擦副之间配合间隙大时,内漏就大,当容积效率下降到72%,其机械效率就降低,直接影响到液压系统压力上不去。
2.2内泄漏检查方法。我们通过检查柱塞泵配油盘是否位移,定位销是否磨损或剪断产生泄漏;滑靴与柱塞球头铆合过松滑靴产生泄漏;、定心弹簧压缩变形,导致预紧力不够产生泄漏。
2.3可采取措施:对柱塞泵三对摩擦副配合间隙进行检查,并进行更换、由于传动轴弯曲变形,可在时间允许范围内更换柱塞泵总成;检查弹簧高度,不符合要求进行更换。
2.4外泄漏主要通过观察发现一般是管线、接头、阀板、传动轴等联接或密封位置,出现油浸、滴漏等现象。针对外泄漏,可采取以下措施:可更换材料、性能、型号和尺寸符合要求的密封圈;安装油封时,须注意密封件、油封和安装密封部位,清洁干净,密封后无棱角,防止划伤,破损和弹簧位移等现象,压紧时螺杆受力大小均匀合适;柱塞泵传动轴安装,要求传动轴同轴度不大于0.1mm,否则会影响泵马达使用寿命,并产生外泄漏。
3、噪音
3.1噪音来源:液压动力站和钻杆动力钳。其主要噪音来源主要是液压动力站:电机与柱塞泵联轴器旋转过程中同轴度达不到或减振胶皮磨损脱落,靠背相互撞击联接螺栓产生的金属噪音;柱塞泵工作产生的摩擦与敲击噪音;吸油管线或接头油壬有松扣破损或密封不严进入空气产生的气体压缩噪音。
3.2消除噪音措施:调整柱塞与电机的同轴度,控制同轴度不大于0.1mm;检查柱塞泵配合间隙是否过大,按照柱塞泵的检查修理标准进行修理,更换标准配件;检查吸油管是否有异物堵塞,并加以清除,检查油壬密封圈是否损坏,接头是否有漏气现象,重新进行紧固密封防止空气进入。
噪音、油温过高,泄漏这三个故障特征是相互联系相互影响的,柱塞泵、柱塞马达工作部件出现作功效率低,配合间隙过大,就会产生作功部分的内泄漏,出现噪音,导致油温过高,所以只要有一种特征出现就必须停机检查,直至排除。否则,修理难度加大,费用高,修理时间长,影响井队正常生产。
4、行星变速箱故障
ZQ系列钻杆钳采用二档行星变速机构和不停车换档机构,提高了液气大钳的时效,行星变速箱出现的故障特征主要有两方面:无高低档变速或高低档变速扭矩达不到要求。
4.1行星变速箱故障产生的原因:内齿圈与气胎离合器刹片间隙过大或过小,放气阀放气慢;上扣溢流阀压力没调整好;马达损坏和漏油进入高低速变速箱造成内齿圈打滑;液压系统故障,主要是系统溢流阀损坏。
4.2采取措施。按技术要求摩擦片与内齿圈间隙控制在1.5-2.0mm之间,摩擦片的厚度不小于3mm,可在气胎离合器不通气的情况下测量气胎总成与内齿圈间隙,并能用手盘动高低速变速箱,在通气后能快速抱紧内齿圈,断气后能快速脱开,说明符合要求;油马达损坏或漏油情况下应及时更换油马达,更换马达油封时,可把弹簧收口3-4mm ,装配时防止花键轴割破或划伤油封唇口,装好后液压马达试运转无渗漏即可。二档行星变速箱应取出用汽油进行清洗,清洗内齿圈和气胎离合器摩擦片晾干后再组装;系统溢流阀或上扣溢流阀阀芯移位可进行现场修理或更换。
5、制动机构故障
液气大钳的制动机构使坡极产生相对的爬坡和退坡动作,从而抱紧卡住钻杆。制动机构主要靠刹车装置的调节筒调节两根刹车带长短,控制刹车扭矩达到使用要求,一般要求刹车扭矩100KN.m最合适,调紧了加速刹带和制动盘的磨损,调松了刹车扭矩达不到刹带的调节标准的浮动体在360°任意角度可自由伸出或复位。
5.1刹车装置的主要故障:门柱的倾斜变形,可造成大钳高档运转时,上钳主体偏移摇摆,偏磨严重;调节筒卡死或调节丝杆没有调节余量,弹簧压缩变形等,刹带抱不住,上钳打滑。如果两边中心位置距门柱偏移过大,光靠单方面调节刹带余量,会造成柱塞马达内漏大和功率下降。
5.2刹车装置维护方法。修正大门柱垂直度,调整好中心距,使其符合使用要求;修复调节筒或更换弹簧,确保调节丝杆有一定的调节余量。若调节筒调节过紧,刹带的制动力矩就会消耗大钳的有效功率,甚至会影响液压马达的使用寿命;若调节过松,刹车扭矩达不到合适的要求。