測井車SAUER系統(tǒng)Mooring控制的改進(jìn)

涂學(xué)洋，丁友林，李钘钘，孫君立，趙東海

(1.南陽二機(jī)石油裝備(集團(tuán))有限公司技術(shù)中心，河南南陽473006;2.南陽二機(jī)石油裝備(集團(tuán))有限公司南陽華美石油設(shè)備有限公司，河南南陽473006 3.南陽二機(jī)石油裝備(集團(tuán))有限公司南石力天傳動件有限公司，河南南陽473006)

測井車為一種油田專用設(shè)備，其傳動系統(tǒng)用到由SAUER 90系列軸向柱塞變量油泵與SAUER 90系列軸向柱塞定量馬達(dá)或SAUER 51系列軸向柱塞變量馬達(dá)(SAUER 51系列變量馬達(dá)將逐步被SAUER H1B系列軸向柱塞變量馬達(dá)取代)組成的閉式液壓傳動系統(tǒng)。隋鉆或水平井測試、即Mooring控制功能是測井車實際操作中需完成的工作內(nèi)容之一。Mooring控制操作如下:油泵控制手柄始終位于使絞車回收電纜的位置，通過遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(Remote Variable Pressure Limiter，RVPL)設(shè)定電纜上滿足工作要求的預(yù)張力，當(dāng)有足夠大的外力向外拉電纜時，馬達(dá)變成油泵，使馬達(dá)高壓側(cè)的壓力進(jìn)一步升高到足以將遠(yuǎn)程調(diào)壓閥打開而使高壓油進(jìn)入變量油泵的伺服缸的低壓側(cè)(高壓油過來后變成高壓側(cè))，推動伺服缸內(nèi)的活塞運(yùn)動，帶動油泵斜盤越過中位變?yōu)橄喾吹姆较颍g車釋放電纜;當(dāng)向外拉電纜的力降到一定值時，遠(yuǎn)程調(diào)壓閥關(guān)閉，變量油泵的伺服缸的原低壓側(cè)壓力降低，變量油泵的伺服閥油路正常工作，絞車回收電纜。絞車在Mooring控制過程中，電纜上的張力在不斷地變化，但始終大于零且小于電纜的破斷拉力。

1 現(xiàn)有設(shè)備上的傳動結(jié)構(gòu)形式

傳動流程圖見圖1。現(xiàn)有設(shè)備上的液壓原理圖見圖2。

2 現(xiàn)有設(shè)備存在的問題

通過現(xiàn)場實際操作使用，發(fā)現(xiàn)其Mooring控制的響應(yīng)時間長，甚至有些不能實現(xiàn)Mooring控制。

3 原因分析及改進(jìn)措施

針對實際操作中發(fā)現(xiàn)的問題，從以下3 方面分析產(chǎn)生問題的原因并提出改進(jìn)措施。

(1)將國產(chǎn)減速器更換成進(jìn)口行星減速器而提高系統(tǒng)傳動效率。

圖1 現(xiàn)有設(shè)備上的傳動流程圖

圖2 現(xiàn)有設(shè)備上的液壓原理圖

國產(chǎn)減速器的傳動原理圖見圖3。

圖3 國產(chǎn)減速器傳動原理圖

國產(chǎn)減速器撥叉位置與擋位之間的關(guān)系見表1。

表1 國產(chǎn)減速器撥叉位置與擋位關(guān)系

表1顯示國產(chǎn)減速器的撥叉Ⅰ在1位、撥叉Ⅱ在0位時，減速器為高擋，此時嚙合齒輪對數(shù)(圖3)為兩對:齒輪2與3、齒輪4與14，支撐軸承為3套滾子軸承及3套球軸承，該擋位具有最高傳動效率，此時減速器總效率為:

查《機(jī)械設(shè)計手冊》第3卷，可知常見行星減速器的效率為0.97～0.99，故知行星減速器的總效率遠(yuǎn)高于該國產(chǎn)常規(guī)齒輪傳動的減速器，將減速器更換成進(jìn)口行星減速器可從傳動效率方面改善系統(tǒng)的傳動性能。

(2)將作為遠(yuǎn)程調(diào)壓控制系統(tǒng)壓力的“直動式溢流閥”更換成“順序閥”而縮短系統(tǒng)的響應(yīng)時間

現(xiàn)有設(shè)備上作為遠(yuǎn)程調(diào)壓控制系統(tǒng)壓力的“直動式溢流閥”選用的是北京華德的或進(jìn)口REXROTH的DBD型直動式溢流閥(見圖2中元件4)，其調(diào)壓范圍0～31.5 MPa，工作壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)手輪需旋轉(zhuǎn)10圈左右，每圈的調(diào)壓范圍為3.15 MPa 左右。現(xiàn)選用的替代件為進(jìn)口SUN 公司的SX* A－* W*型“順序閥”，調(diào)壓范圍5.5～31.5 MPa，工作壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)手輪需旋轉(zhuǎn)4圈左右，每圈的調(diào)壓范圍為6.5 MPa 左右。據(jù)此可知:在旋轉(zhuǎn)同樣角度的情況下，“順序閥”調(diào)壓范圍大于“直動式溢流閥”調(diào)壓范圍，則可保證系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)過程中，使用“順序閥”的系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中遠(yuǎn)程調(diào)壓閥開啟或關(guān)閉時間短，對伺服缸的作用效果顯著，響應(yīng)快。改進(jìn)后的液壓原理圖見圖4。

(3)油泵正常工作時在伺服缸低壓側(cè)增加背壓閥保證伺服缸回油的暢通

背壓閥(見圖4，背壓閥設(shè)定壓力2.0 MPa)選用北京華德的DBD型直動式溢流閥。背壓閥有兩方面的作用:①由于油泵伺服缸的承受壓力不大于6.0 MPa，在Mooring控制中，遠(yuǎn)程調(diào)壓閥被打開時，系統(tǒng)高壓油通過遠(yuǎn)程調(diào)壓閥可能進(jìn)入油泵伺服缸，安裝背壓閥后，就限制了進(jìn)入油泵伺服缸的壓力油的壓力，對伺服缸起保護(hù)作用，故背壓閥有時也稱為安全閥;②在Mooring控制中，油泵由馬達(dá)工況向油泵工況轉(zhuǎn)換的瞬間，伺服閥1-2 正常工作，伺服油通過伺服閥1-2 進(jìn)入伺服缸1-1 左腔，伺服缸1-1 右腔的液壓油在伺服缸活塞運(yùn)動過程中通過背壓閥4 順暢地回到油泵M3 口，保證伺服缸活塞運(yùn)動自如，從而達(dá)到改變油泵斜盤的目的，完成Mooring控制。

圖4 改進(jìn)后的液壓原理圖

4 結(jié)束語

改進(jìn)后的SAUER系統(tǒng)的Mooring控制響應(yīng)時間變短，達(dá)到了測試水平井或隋鉆工作的要求。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，通過電控技術(shù)，不需操作遠(yuǎn)程調(diào)壓閥及油泵控制手柄，通過增加壓力傳感器及張力傳感器等即可實現(xiàn)隋鉆或水平井的測試，進(jìn)口設(shè)備已具有此項功能，該技術(shù)是將來的發(fā)展方向。

【1】SAUER ＆ DANFOSS ＆ DAIKIN 90系列軸向柱塞泵[M]，2006.

【2】SAUER ＆ DANFOSS ＆ DAIKIN 90系列軸向柱塞馬達(dá)[M]，2006.

【3】SAUER ＆ DANFOSS ＆ DAIKIN 51系列彎軸變量馬達(dá)[M]，2006.

【4】SAUER ＆ DANFOSS ＆ DAIKIN H1B系列彎軸變量馬達(dá)[M]，2008.

【5】華德液壓.液壓閥:壓力閥系列[M]，2008.

【6】Sun Hydraulics.工業(yè)用和車輛用液壓插式閥[M]，2004.

【7】成大先.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.