SJ2000型壓裂車風(fēng)扇液壓系統(tǒng)故障診斷

（川慶鉆探長慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西 西安 710000）

SJ2000型壓裂車風(fēng)扇液壓系統(tǒng)故障診斷

田康，王美琴，竇小平

（川慶鉆探長慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西 西安 710000）

SJ2000型壓裂車的風(fēng)扇液壓系統(tǒng)主要由PTO、變量柱塞泵、風(fēng)扇液壓馬達(dá)及其液壓附件組成，通過PTO從變矩器取力帶動變量柱塞泵，然后變量柱塞泵將液壓油增壓驅(qū)動馬達(dá)帶動冷卻水箱的風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)。當(dāng)該系統(tǒng)發(fā)生故障時將導(dǎo)致壓裂車臺上冷卻液、液壓油、燃油等無法冷卻，設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)。本文主要以SJ2000型壓裂車風(fēng)扇液壓系統(tǒng)無主油壓故障為重點分析故障原因，提出風(fēng)扇液壓系統(tǒng)的使用維護(hù)常識。

PTO； 變量柱塞泵；溢流閥；電磁閥

1 SJ2000型壓裂車風(fēng)扇液壓系統(tǒng)工作原理

液壓系統(tǒng)主要由動力源、執(zhí)行閥組和其他液壓附件組成，風(fēng)扇液壓系統(tǒng)由PTO從變矩器取力提供動力源帶動變量柱塞泵旋轉(zhuǎn)，然后變量柱塞泵將液壓油增壓驅(qū)動馬達(dá)帶動冷卻水箱的風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)。執(zhí)行閥組和其他附件主要是控制液壓系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行，圖1中虛線部分為變量柱塞泵元件工作原理圖。

2 故障概況

壓裂七隊一臺SJ2000型壓裂車在施工過程中臺上發(fā)動機(jī)溫度驟然上升，出現(xiàn)問題后操作人員切換自動和強(qiáng)制開關(guān)發(fā)現(xiàn)臺上風(fēng)扇液壓系統(tǒng)主油壓和背壓始終為0，立即停泵返回基地檢修。當(dāng)日經(jīng)江深公司專業(yè)維修人員檢修發(fā)現(xiàn)，該車PTO和變量柱塞泵花鍵連接部位損壞，變量柱塞泵無法正常運轉(zhuǎn)導(dǎo)致風(fēng)扇液壓系統(tǒng)無油壓。發(fā)現(xiàn)故障原因后，維修人員將該車PTO和變量柱塞泵都進(jìn)行了更換，更換完成后試車，風(fēng)扇液壓系統(tǒng)油壓仍然為0，維修人員進(jìn)而把整個液壓系統(tǒng)管線、濾清器、液壓元件進(jìn)行了清理、更換和檢查，故障仍然不能排除。圖2為變量柱塞泵花鍵損壞圖。

圖1 風(fēng)扇液壓系統(tǒng)原理圖

圖2 變量柱塞泵花鍵損壞

3 故障檢查

簡單的說，液壓系統(tǒng)無壓力故障主要為液壓泵磨損嚴(yán)重、溢流閥故障異常長時間處于開啟狀態(tài)、液壓濾芯或管線堵塞和電磁閥故障引起，下面就該故障進(jìn)行分析檢查。

3.1 整個液壓系統(tǒng)能否建立起正常壓力

該風(fēng)扇液壓系統(tǒng)無壓力，由于已更換液壓泵和PTO，初步判斷可能是由于進(jìn)油回油管路、濾清器、單向閥、節(jié)溫器等堵塞所致。逐段對液壓系統(tǒng)以上部位進(jìn)行檢查清洗更換后，液壓系統(tǒng)油壓仍為0，因此排除堵塞可能性。

3.2 溢流閥、沖洗閥工作是否正常

進(jìn)一步對液壓系統(tǒng)的溢流閥進(jìn)行檢查，因為壓力油路中的某個溢流閥主閥芯阻尼孔堵塞、主閥芯復(fù)位彈簧斷裂或卡死、錐閥調(diào)節(jié)彈簧斷裂、錐閥破損，使溢流閥處于回油位置，致使壓力油路與溢流回路相通，液壓油直接流回油箱，造成液壓系統(tǒng)無油壓。溢流閥、沖洗閥等損壞在現(xiàn)場由于無診斷儀器且不易拆開，維修人員采用交換法的檢測方法，對可能損壞的閥換用其他設(shè)備上正常工作、同型號的閥進(jìn)行試驗，經(jīng)過多次試驗液壓系統(tǒng)壓力仍無變化，進(jìn)而排除溢流閥、沖洗閥造成的原因。

3.3 變量柱塞泵是否能輸出液壓油

由于已排除液壓系統(tǒng)工作異常的因素，只能從該系統(tǒng)源頭查找，首先檢查PTO和變量柱塞泵連接部分，檢查發(fā)現(xiàn)連接部位正常旋轉(zhuǎn)，故排除動力源的原因。進(jìn)而檢查變量柱塞泵有無液壓油輸出，拆開變量柱塞泵輸出油管線接頭發(fā)現(xiàn)，并無液壓油輸出，因此判斷液壓系統(tǒng)無油壓是因為泵無液壓油輸出，由于該泵是新泵，分析認(rèn)為可能是泵體有鑄造缺陷（如砂眼等），使吸油腔與壓油腔相通，失去壓油能力；泵的輸入功率不足或泵軸扭斷，使泵的輸出油壓達(dá)不到工作壓力或輸不出油或其他原因引起。找到變量柱塞泵故障原因后，維修人員采用交換法的方法排查，用該存在問題的變量柱塞泵安裝在其他車輛上進(jìn)行試驗，試驗發(fā)現(xiàn)安裝該泵后試驗車輛液壓系統(tǒng)油壓工作正常，因此證明該變量柱塞泵并無故障。

3.4 變量柱塞泵電磁閥工作異常

由圖1變量柱塞泵工作原理可以看出，液壓油經(jīng)吸油濾芯和球閥后，進(jìn)入變量柱塞泵第一級泵內(nèi)，然后通過電磁閥控制進(jìn)入變量柱塞泵液壓控制部分流入變量柱塞泵泵腔，之前已經(jīng)判斷該變量柱塞泵無故障，因而判斷可能是由于變量柱塞泵電磁閥工作異常，維修人員檢查電磁閥供電信號發(fā)現(xiàn)，該電磁閥供電電壓為0V,因此判斷變量柱塞泵無液壓油流出主要原因是因為泵的電磁閥不工作，之后維修人員對該電路進(jìn)行檢修，檢修發(fā)現(xiàn)控制面板后控制變量柱塞泵電磁閥的線頭松動，重新連接后試車，風(fēng)扇液壓系統(tǒng)油壓18MPa，風(fēng)扇補(bǔ)油壓1.4MPa，在正常工作范圍內(nèi)，故障排除。

4 原因分析

該故障檢查最終原因是因為變量柱塞泵電磁閥不工作導(dǎo)致風(fēng)扇液壓系統(tǒng)無油壓，從變量柱塞泵工作原理圖可以看出，該電磁閥是電液三位四通閥，控制電磁閥開啟度由水箱冷卻液溫度決定，一般SJ2000型壓裂車臺上風(fēng)扇開始旋轉(zhuǎn)冷卻液溫度在65～85℃之間，當(dāng)水溫達(dá)到65℃后，水箱上安裝的溫度傳感器經(jīng)過轉(zhuǎn)換電壓信號（3.9～5V）傳遞給控制面板計算機(jī)，該電壓信號經(jīng)過放大后控制電磁閥開啟度，電磁閥的開啟度控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速快慢，水溫達(dá)到85℃時風(fēng)扇轉(zhuǎn)速最大，該故障中由于電磁閥無供電信號，電磁閥處于中位機(jī)能位置，電磁閥不動作，液壓泵第一級輸出液壓油經(jīng)電磁閥中位直接回油箱，整個液壓系統(tǒng)無油壓，風(fēng)扇無法轉(zhuǎn)動。

5 SJ2000型壓裂車風(fēng)扇液壓系統(tǒng)使用保養(yǎng)

5.1 定期緊固

液壓設(shè)備在工作中由于設(shè)備振動，液壓沖擊、管路自振等，使管接頭、緊固螺栓松動，應(yīng)定期緊固，緊固周期每月一次。

5.2 定期清洗、更換濾芯

正常情況下，每兩月清洗一次，特別是陜北區(qū)域3、4月份風(fēng)沙較大，清洗周期應(yīng)適當(dāng)縮短，清洗濾芯時，應(yīng)使用柴油或煤油清洗，不得使用汽油，濾芯清洗后用壓縮空氣吹干凈，濾芯損壞應(yīng)及時更換。

5.3 定期清洗液壓油箱

液壓系統(tǒng)工作時，油箱底部沉淀、聚集系統(tǒng)中的部分污物，應(yīng)定期清洗，正常情況下，每6個月清洗一次，環(huán)境粉塵較大，清洗周期應(yīng)當(dāng)適當(dāng)縮短。

5.4 定期強(qiáng)制過濾、更換液壓油

正常情況下，設(shè)備連續(xù)工作每2000～3000小時更換一次，環(huán)境粉塵較大，更換周期應(yīng)適當(dāng)縮短。定期更換密封件，液壓設(shè)備密封材料。一般為耐油丁腈橡膠和聚氨脂橡膠，長期使用自然老化，而且長期在受壓狀態(tài)下工作，密封件產(chǎn)生永久性變形，喪失密封性能，應(yīng)定期更換。根據(jù)我國目前密封件材料和硫化工藝，密封件的使用壽命一般為3年左右。

5.5 更換液壓油的周期

工作狀態(tài)下的油溫屬正常，及時補(bǔ)充及清潔液壓油的前提下，液壓油更換周期如下(在定期檢查當(dāng)中油的狀態(tài)較好時可以延長)：最初更換：開始運轉(zhuǎn)1000小時或3個月更換。 以后更換：最初更換之時起，每2000小時或6個月更換一次。

6 結(jié)語

SJ2000型壓裂車臺上風(fēng)扇液壓系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)由電路和液壓部分控制，當(dāng)出現(xiàn)故障排查時應(yīng)遵循從簡到難的步驟，本次故障診斷過程中由于維修人員專業(yè)技能不全面，導(dǎo)致維修時多走好多彎路。專業(yè)維修人員應(yīng)受過設(shè)備的構(gòu)造和維修專業(yè)培訓(xùn)，通過專業(yè)的理論知識和豐富的維修經(jīng)驗更快的處理液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，提高工作效率。

[1]陳明德.淺析多功能天車液壓系統(tǒng)的無壓裂故障[J].中國機(jī)械，2014，（16）.

[2]基于引進(jìn)消化的2000型壓裂機(jī)組國產(chǎn)化研制[J].石油天然氣學(xué)報， 2011 (5) :298-299 .

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