外輸滾筒主油泵頻繁停泵故障分析

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(中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司,天津 300452)

海洋石油161平臺(tái)的外輸滾筒作為外輸系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)外輸軟管的下放及回收，滾筒由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)滾筒正、反向旋轉(zhuǎn)，并帶剎車裝置，在2011年海洋石油161平臺(tái)升級改造時(shí)增加一套與之配套的排管器裝置。外輸滾筒的可靠運(yùn)行是外輸?shù)年P(guān)鍵，在海況惡劣時(shí)，為保證外輸軟管的及時(shí)下放和回收，外輸滾筒的可靠性尤為重要[1-2]。

1 故障分析

在外輸軟管收放期間，頻繁出現(xiàn)外輸滾筒主油泵停泵現(xiàn)象，再次啟泵主油泵可再次運(yùn)行，外輸滾筒收放和排管器不能同時(shí)運(yùn)行，這一故障現(xiàn)象已嚴(yán)重影響了外輸作業(yè)中外輸軟管的正常工作。

1.1 電控原理圖分析

根據(jù)故障現(xiàn)象結(jié)合主油泵控制原理圖(見圖1)，初步分析造成停泵的原因如下：系統(tǒng)中的液壓油壓力高，液壓油箱液位低，主開關(guān)過載。

現(xiàn)場模擬試驗(yàn)，只有液位低會(huì)造成停泵，油壓高、液位高報(bào)警不停泵。現(xiàn)場觀察液位計(jì)是安裝在油箱上部的，從油位視窗觀察實(shí)際液位正常。經(jīng)過現(xiàn)場確認(rèn)，本套液壓控制系統(tǒng)沒有安裝壓力開關(guān)，因此壓力高造成停泵的故障點(diǎn)可排除。根據(jù)故障現(xiàn)象觀察，每次停泵后可馬上重新啟動(dòng)，如果故障原因?yàn)橹鏖_關(guān)過載，需手動(dòng)復(fù)位，主開關(guān)過載造成停泵原因可排除。

圖1 海洋石油161外輸滾筒電控原理圖

試驗(yàn)及現(xiàn)場確認(rèn)，液位開關(guān)輸出不穩(wěn)定可能是停泵的真正原因。

1.2 PLC程序檢查

由圖1可見，溫度傳感器可能也參與主油泵的控制。因此有必要對PLC內(nèi)部程序進(jìn)行分析確認(rèn)。圖2為PLC內(nèi)部邏輯圖。

由圖2可見，PLC從溫度傳感器得到4～20 mA信號(hào)。內(nèi)部設(shè)定為油溫大于等于60 ℃時(shí)，通過中間繼電器M21、M1和M10，輸出點(diǎn)Y0和Y2為1。通過圖3可知，當(dāng)Y0和Y2為1時(shí)，主油泵1的接觸器KM1和主油泵2的接觸器KM3被重置?，F(xiàn)場模擬試驗(yàn)，拔出溫度傳感器電纜接線端子，馬上造成停泵現(xiàn)象。溫度傳感器的安裝位置為液壓油箱，根據(jù)近期外輸滾筒收放作業(yè)時(shí)的觀察，液壓油箱的溫度最高不超過40 ℃[3-4]。

結(jié)論：懷疑溫度傳感器存在問題造成故障停泵。

圖2 PLC內(nèi)部邏輯圖

圖3 主油泵控制原理

2 故障驗(yàn)證及處理

單獨(dú)試驗(yàn)排管器，不斷重復(fù)“橫向移動(dòng)排管器→停止移動(dòng)排管器、排管器前進(jìn)→排管器后退”，總計(jì)重復(fù)15次左右，其中液壓站主油泵停泵4次，停泵后都能馬上啟動(dòng)主油泵。停泵瞬時(shí)的故障現(xiàn)象為油溫高報(bào)警燈閃爍了一下，然后馬上恢復(fù)正常。結(jié)合分析故障原因，判斷為溫度傳感器問題造成主油泵停泵。

為了證明因溫度傳感器故障造成停泵，將原溫度傳感器的電纜脫開。通過電阻箱模擬40 ℃溫度值輸入到PLC中(模擬試驗(yàn)期間，安排專人用點(diǎn)溫儀嚴(yán)密監(jiān)測液壓油運(yùn)行溫度，如超出設(shè)定值60 ℃立即停泵)，經(jīng)過一次外輸期間收放軟管和操作排管器觀察，無停泵現(xiàn)象發(fā)生，且能實(shí)現(xiàn)排管器和外輸滾筒同時(shí)操作，斷定停泵原因?yàn)闇囟茸兯推鲉栴}。

將該液壓站的該溫度傳感器的內(nèi)芯換為質(zhì)量更可靠的Rosemount PT100溫度傳感器。同時(shí)對液壓油箱液位開關(guān)進(jìn)行校核，確保其可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行。外輸滾筒液壓控制系統(tǒng)原理見圖4。

圖4 液壓系統(tǒng)原理

3 其他問題

根據(jù)現(xiàn)場觀察，溫度傳感器的安裝位置為液壓油箱。通過外輸滾筒工作期間觀察，各個(gè)部分檢測到的溫度(點(diǎn)溫儀)分別為主油泵泵體溫度69 ℃、主油泵出口管線溫度57 ℃、冷卻器溫度為54 ℃、液壓油箱溫度34 ℃。根據(jù)液壓油控制、保護(hù)參數(shù)設(shè)定可知，液壓油的溫度保護(hù)設(shè)定為60 ℃停主油泵。但根據(jù)上述分析，溫度傳感器的安裝位置為液壓油箱，在主油路油溫達(dá)到57 ℃時(shí)，溫度傳感器探測到油箱的油溫為34 ℃。實(shí)際上溫度傳感器起不到油溫保護(hù)的作用。由圖4分析可知，導(dǎo)致油溫差異的原因應(yīng)為補(bǔ)油泵(額定排量為30 L/min)在補(bǔ)充主油路用油后的回流和系統(tǒng)泄露油經(jīng)過散熱器回到油箱，大部分的循環(huán)油是在主油泵(額定排量92 L/min)和液壓馬達(dá)之間進(jìn)行閉式循環(huán)，沒有經(jīng)過散熱器散熱，造成了主油路的油溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于油箱的油溫。為降低液壓油回路的油溫差異，需對主液壓油回路進(jìn)行適應(yīng)性改造[5]。

4 結(jié)論

通過對外輸滾筒液壓單元電控原理及PLC程序的分析，找到主油泵頻繁啟停的根本原因?yàn)闇囟葌鞲衅鞴ぷ鞑环€(wěn)定。同時(shí)在排查故障的過程中發(fā)現(xiàn)了主回路液壓油無法有效冷卻的設(shè)計(jì)缺陷，據(jù)此提出建議對外輸滾筒液壓單元進(jìn)行改造。目前已在主油路增加冷卻裝置，主回路液壓油得到有效冷卻，外輸滾筒運(yùn)行更加平穩(wěn)、可靠。

[1] 金向東.國產(chǎn)外輸滾筒在自安裝采油平臺(tái)的應(yīng)用[J].西部探礦工程,2011,(2):56-57.

[2] 外輸滾筒設(shè)計(jì)說明書[R]．謝克斯特(天津)海洋船舶工程有限公司,2008．

[3] 范國偉.三菱可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京.人民郵電出版社,2010.

[4] 于 淼，吳化柱.PLC在溫度控制中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2009,5(2):480-481.

[5] 余軍偉.提升機(jī)液壓站冷卻和加熱裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械,2011,(11):22-24.