HH2530液壓推靠器常見(jiàn)故障及其排除方法

董學(xué)凱

(中國(guó)石化集團(tuán)華北石油局測(cè)井公司 河南新鄉(xiāng))

HH2530液壓推靠器常見(jiàn)故障及其排除方法

董學(xué)凱

(中國(guó)石化集團(tuán)華北石油局測(cè)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(diǎn),對(duì)其使用過(guò)程中的常見(jiàn)故障提出排除方法。并以實(shí)例說(shuō)明了故障排除方法的有效性和實(shí)用性。

液壓推靠器;平衡桶組件;動(dòng)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(shí)配接微球形聚焦測(cè)井儀探頭和巖性密度測(cè)井儀探頭,配套使用進(jìn)行微球形聚焦測(cè)井和巖性密度測(cè)井。性能可靠的液壓推靠器是確保測(cè)井施工安全以及順利完成測(cè)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(dòng)力系統(tǒng)(包括電機(jī)、泵、液壓閥組和電位計(jì));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(gè)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(lái);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(jìn)入電子線路部分。固定電機(jī)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(duì)筒內(nèi)液壓油提供0.1 MPa內(nèi)壓的彈簧組成。活塞上設(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(shí),活塞即移向其行程下端(右端)移動(dòng),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(kāi)導(dǎo)柱,此時(shí),筒內(nèi)過(guò)量的液壓油(或空氣)便會(huì)泄漏出來(lái)。另一方面,當(dāng)儀器內(nèi)液壓油不足時(shí)(漏油或未注滿油),活塞會(huì)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(shí)儀器如果下井,儀器外壓不斷增大,內(nèi)壓卻不會(huì)隨之升高,儀器不能達(dá)到內(nèi)外壓平衡,將會(huì)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(dòng)力。動(dòng)力系統(tǒng):由電動(dòng)機(jī)、泵、液壓閥組和電位計(jì)等組成。作動(dòng)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(jī)通電后,驅(qū)動(dòng)泵從油箱(即筒體腔)壓液壓油通過(guò)液壓閥組進(jìn)入高壓管線。液壓閥組中的控制閥通過(guò)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(qiáng)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(jī)不停機(jī)時(shí))。釋放壓力:當(dāng)向電磁閥通電被激勵(lì),其銜鐵打開(kāi)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(cè)量:支撐臂的移動(dòng)通過(guò)聯(lián)接桿傳遞給電位計(jì)。

1.4 支撐臂組件

支撐臂可產(chǎn)生45 kgf(8.5 in時(shí))推靠力,此力可使配套探測(cè)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(dòng)活塞帶動(dòng)的聯(lián)接桿連接。支撐臂還通過(guò)軸同連接探測(cè)器的上接頭相連。在杠桿作用下,支撐臂張開(kāi)時(shí),同時(shí)能把探測(cè)器推開(kāi)。支撐臂收攏時(shí)也會(huì)把探測(cè)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(cè)器和桿體聯(lián)接起來(lái),用來(lái)限制探測(cè)器下端離開(kāi)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(shí),釋放閥便會(huì)打開(kāi),連同儀器內(nèi)外部,使內(nèi)外壓相等,儀器則不會(huì)損壞。

2 支撐臂收攏、支撐臂張開(kāi)過(guò)程的液壓原理和工作過(guò)程[2]

2.1 支撐臂收攏的工作過(guò)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(kāi)位置時(shí),高壓腔無(wú)壓差,當(dāng)電機(jī)接通電源后,過(guò)泵的高壓油通過(guò)液壓閥組進(jìn)入高壓腔,高壓油產(chǎn)生的壓力使活塞向左運(yùn)動(dòng)。此時(shí)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(qiáng)達(dá)到2.7 MPa時(shí)支撐臂完全收攏,主彈簧也完全并緊。油壓進(jìn)一步上升到3.6 MPa時(shí),碟形簧片全部壓縮并緊。碟形簧片的作用是容積補(bǔ)償:它主要是防止儀器被提上井的過(guò)程中,由于溫度逐漸下降,高壓腔的油壓也會(huì)下降,此時(shí),處于壓緊狀態(tài)的蝶形簧片會(huì)釋放能量使活塞向右運(yùn)動(dòng),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(huì)處在并緊狀態(tài),支撐臂就不會(huì)有意外張開(kāi)的可能。如果電機(jī)還在工作,油壓繼續(xù)上升,并很快達(dá)到8.6 MPa。此時(shí)液壓閥組(H110310800)的安全閥可保持此值不在升高。如電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),壓力會(huì)降為6.6 MPa左右。由此可見(jiàn),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(shí)間小于60 s。

2.2 支撐臂張開(kāi)的過(guò)程描述

支撐臂張開(kāi)位置如圖2所示。當(dāng)支撐臂張開(kāi)的指令發(fā)出電磁閥受激勵(lì)時(shí),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(huì)迅速?gòu)堥_(kāi)。支撐臂打開(kāi)時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2 s。

2.3 p-t曲線

圖2 支撐臂張開(kāi)位置

在支撐臂收攏和張開(kāi)過(guò)程中,高壓腔內(nèi)的壓力隨時(shí)間的變化可以用p-t曲線來(lái)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(shí),支撐臂不動(dòng)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(jìn)一步增大克服碟形彈簧的彈力,蝶形彈片開(kāi)始被壓縮,直至完全并緊。c～d段為壓力達(dá)到安全閥的開(kāi)啟壓力8.6±0.5 MPa,超過(guò)此壓力高壓溢出。此段表示支撐臂收攏后電機(jī)還在工作時(shí),高壓腔壓力維持在8.6±0.5 MPa。d～e段表示電機(jī)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(lì)電磁閥,高壓腔壓力釋放,支撐臂在主彈簧作用下張開(kāi)。t1為支撐臂收攏時(shí)間大約60 s,t2為支撐臂打開(kāi)時(shí)間大約2 s。

圖3 p-t曲線

2.4 井徑測(cè)量

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

3 HAS液壓推靠器常見(jiàn)故障及其排除方法

3.1 支撐臂不能張開(kāi),或張開(kāi)時(shí)間超過(guò)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(kāi),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(kāi)或張開(kāi)時(shí)間超過(guò)2 s時(shí),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(kāi)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(wàn)用表從上端31芯插座測(cè)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(kāi),若支撐臂張不開(kāi),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(cè)量動(dòng)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(jìn)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(shí)間超過(guò)60 s

首先檢查推靠器是否缺油,缺油也會(huì)導(dǎo)致支撐臂收不攏。如無(wú)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(dòng)電容器容值發(fā)生變化,從而導(dǎo)致電機(jī)無(wú)法啟動(dòng);3)電機(jī)出現(xiàn)故障,無(wú)法輸出動(dòng)力(電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)有聲音,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)聲音異常則有可能是電機(jī)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(xiàng)閥出現(xiàn)問(wèn)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(jī)供電導(dǎo)線短路或斷路也會(huì)導(dǎo)致收攏異常;8)高壓腔體內(nèi)密封不好漏油也會(huì)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(shí)引起,所以需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況具體分析確定故障原因。

3.2.1 電動(dòng)機(jī)不工作

檢查電動(dòng)機(jī)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(guò)900 mA。如果電動(dòng)機(jī)壞了,從液壓筒抽出動(dòng)力系統(tǒng)組件,更換電動(dòng)機(jī)。如果電動(dòng)機(jī)正常,卸下動(dòng)力系統(tǒng)后檢查泵,當(dāng)泵不正常(卡死)時(shí),電動(dòng)機(jī)也不能工作。

3.2.2 電動(dòng)機(jī)工作正常

沒(méi)有拆開(kāi)動(dòng)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(yùn)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(dòng)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(dòng);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(dòng)張開(kāi)

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(shí)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(wú)高壓所致,測(cè)量31芯插頭的10#到30#插針之間的電阻48Ω(阻值正常),供電沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)聲,進(jìn)一步判斷為電機(jī)或泵有問(wèn)題。

4.2 分離泵后給電機(jī)供電,判斷電機(jī)還是泵的故障

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

更換電機(jī),隨后裝好液壓動(dòng)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(shuō)明線路接線正確;通電測(cè)量電機(jī)工作電流850 mA,加注液壓油后,通電試驗(yàn)電機(jī)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(jī)負(fù)荷小轉(zhuǎn)速高所致;進(jìn)一步?jīng)Q定更換泵,更換后通電收腿時(shí)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(duì)被拆卸部分清洗干凈,按規(guī)定的有關(guān)分解順序進(jìn)行,必要時(shí)要使用專用工具,不得盲目拆卸和敲擊。

3)清洗零件時(shí),嚴(yán)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(shí)更換清洗劑。

4)安裝前的零件按照要求涂以潤(rùn)滑脂,安裝時(shí)必須按規(guī)定的有關(guān)組裝程序進(jìn)行,有些零件借助專用工具進(jìn)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(dòng)力系統(tǒng)的電機(jī)、泵、液壓閥組和電位計(jì)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(cè)[Z].北京,2007

[2] 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所.SDZ-3000快速測(cè)井平臺(tái)使用手冊(cè)[Z].河南,2003

[3] 唐 介.電機(jī)與拖動(dòng)[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(jí)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(cè)井公司技術(shù)服務(wù)中心工作。郵編:453000

2010-07-12編輯:梁保江)