機械式鉆機潤滑油報警裝置的設(shè)計與應(yīng)用

龐應(yīng)剛 李志武 王荊滕

摘 要：針對目前臨盤油田普遍使用的機械式鉆機的強制潤滑系統(tǒng)監(jiān)控方面存在的不足，設(shè)計了潤滑油壓力監(jiān)控報警裝置，實時顯示潤滑油壓力，同時在潤滑油壓力過低或過高時報警，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，提醒操作人員及時排除潤滑油路故障，保證設(shè)備可靠潤滑，延長設(shè)備的使用壽命，為鉆井作業(yè)的順利進行提供保障。

關(guān)鍵詞：鉆井；潤滑；油壓；報警系統(tǒng)

一、設(shè)備潤滑故障分析

潤滑油是用在各種類型機械上以減少摩擦、保護機械和加工件的液體潤滑劑，主要起潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封以及緩沖等作用。油路阻斷、供油量小、油質(zhì)不潔和用油不當(dāng)是構(gòu)成工程機械設(shè)備潤滑故障的四大要素。隨著公司標(biāo)準(zhǔn)化管理和監(jiān)管力度的加強，潤滑油品使用不當(dāng)和油質(zhì)不潔造成設(shè)備潤滑故障的情況基本可以杜絕，要求井隊定期檢測潤滑油質(zhì)量，做到按質(zhì)換油。為加強機械鉆機設(shè)備潤滑油路阻斷和供油量少的問題的監(jiān)控，新型電動鉆機安裝有潤滑系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)，而對于機械式鉆機這方面一直欠缺。

二、 機械式鉆機潤滑系統(tǒng)存在的缺陷

鉆井設(shè)備常采用的潤滑方式主要有強制潤滑、帶油環(huán)潤滑、飛濺潤滑和復(fù)合潤滑幾種。其中強制潤滑因其油壓穩(wěn)定、冷卻潤滑效果好、可靠性的優(yōu)點，在鉆機絞車和傳動箱是重要的鉆井設(shè)備普遍使用。以ZJ50L鉆機為例，其絞車、傳動箱、鉆井泵的鏈條和軸承采用強制潤滑系統(tǒng)。在絞車和傳動箱的輸入軸上裝有驅(qū)動潤滑油泵的鏈輪，潤滑油泵安裝在動力機組機架上。齒輪潤滑油泵將潤滑油從油箱內(nèi)抽出后輸入潤滑油路，通過噴嘴對鏈條、直角箱、軸承進行潤滑，保障設(shè)備可靠運轉(zhuǎn)。潤滑油壓力應(yīng)在設(shè)備規(guī)定的壓力范圍內(nèi)，才能使設(shè)備可靠潤滑，充分發(fā)揮設(shè)備的效能。為保證油路系統(tǒng)內(nèi)壓力恒定，在管路上設(shè)有壓力表和節(jié)流閥。油路中的濾清器，應(yīng)經(jīng)常清洗，保證吸油暢通。在使用過程中由于潤滑油泄漏、缺油、潤滑油泵故障以及潤滑油路堵塞等原因造成潤滑油壓力過低或過高，使軸承、直角箱、鏈條得不到充分潤滑，致使磨損加劇、溫度升高甚者產(chǎn)生干摩擦。實踐證明，干摩擦在短時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量足以使金屬熔化，造成機件的損壞甚至卡死（軸承在缺油時出現(xiàn)抱軸等故障，主要原因就在于此）。若司鉆或司機不能及時發(fā)現(xiàn)，將會使軸承等過度磨損，縮短設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重時燒壞設(shè)備，如果在鉆井過程中作業(yè)設(shè)備突然發(fā)生故障，后果不堪設(shè)想。

三、 潤滑系統(tǒng)監(jiān)控改進

1、結(jié)構(gòu)和工作原理

報警系統(tǒng)組成：繼氣器、中壓管線、調(diào)壓閥、氣喇叭、氣開關(guān)組成。如圖1所示。其中兩用繼氣器為主要的控制原件。

繼氣器工作原理：繼氣器由控制室、常閉氣室、常開氣室和一個活動閥芯構(gòu)成，是利用氣體壓力來使閥芯運動而使氣體改變流向的。按控制方式不同分為加壓控制、卸壓控制和差壓控制三種。加壓控制是指所加的控制信號K端壓力是逐漸上升的.當(dāng)氣壓增加到閥芯的動作壓力時，主閥便換向，I口與G口接通；卸壓控制是指所加的氣控信號K端壓力是減小的，當(dāng)減小到某一壓力值時，主閥換向Ⅱ口與G口接通；差壓控制是使主閥芯在兩端壓力差（K口-Ⅱ口）的作用下?lián)Q向。如圖2。

報警器的工作原理充分利用繼氣器工作原理，以被控設(shè)備機油壓所產(chǎn)生的力對繼氣器控制閥產(chǎn)生控制伸縮氣缸向左動作，迫使主氣流作用于氣笛，實現(xiàn)對被控設(shè)備潤滑油欠壓高壓的自動報警。潤滑油報警由低壓報警部分和高壓報警部分兩部分組成。

1）、低壓報警部分：中壓油管線接繼氣器控制端K，繼氣器氣源端I封住。原工作進氣端G接氣喇叭，排氣端Ⅱ接氣源。當(dāng)潤滑油壓正常時油壓平衡氣源壓力。當(dāng)絞車齒輪油泵發(fā)生故障或絞車停止運轉(zhuǎn)時，壓縮空氣推動閥芯移動，改變氣體流動方向，氣體就會進入司鉆控制臺內(nèi)控制喇叭的氣路，喇叭就會響起來。因為潤滑油壓在0.08～0.15MPa 之間，氣源壓力為0.8-1MPa，油壓無法平衡氣源壓力，使報警裝置失效。為此在氣源管線上在增加了調(diào)壓閥，調(diào)節(jié)氣源壓力，使其報警壓力為0.1MPa。

2）、高壓報警部分：中壓油管線接繼氣器控制端K，繼氣器原氣源端I 口接氣喇叭，工作進氣端G口接調(diào)壓氣源，排氣端Ⅱ口堵住，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥使其報警壓力0.3MPa（由于不同型號設(shè)備的噴嘴直徑不同，夏季、冬季采用的潤滑油粘度不同，潤滑油壓力報警范圍不同，可以通過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)不同的報警范圍）。

絞車潤滑油管線上接中壓管線至司鉆房內(nèi)分成兩路，一路安裝潤滑壓力表，用于監(jiān)控該潤滑系統(tǒng)壓力，另一路接壓力報警系統(tǒng)。傳動箱潤滑油管線上直接接壓力報警系統(tǒng)。對氣喇叭進行改進使其聲音與井控長鳴信號區(qū)分。這樣，操作人員就能及時發(fā)現(xiàn)問題加以解決，從而避免了因潤滑、冷卻不好而引起的設(shè)備故障。

2、技術(shù)要求

工作氣源壓力0.8～l MPa，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥低壓起控壓力不大于0.1MPa，高壓起控壓力0.3MPa。

3.操作要求

（1）被控設(shè)備每次啟動前，需對本監(jiān)控器做1～ 3次報警檢查。

（2）被控設(shè)備啟動后，應(yīng)將氣開關(guān)手柄扳至開位。

（3）被控設(shè)備停運轉(zhuǎn)時間較長時，應(yīng)將氣開關(guān)手柄扳至關(guān)位。

（4 ）隨時觀察各外接接頭是否緊固，管線是否不破不裂，發(fā)現(xiàn)外接接頭松動或管線破裂時應(yīng)及時維修。

4.主要故障與排除方法

（1）調(diào)壓閥漏氣。漏氣原因出于閥芯與閥座密封不良或調(diào)壓閥調(diào)整不當(dāng)。應(yīng)更換閥件、更換密封件和重新調(diào)節(jié)調(diào)壓閥。

（2）排氣孔漏油漏油原因出于活塞的O形橡膠圈損壞，及時更換。

（3）繼氣器長期排氣的原因出于閥芯被卡、密封件受塤或上次檢修時安錯了方向等。應(yīng)清洗閥芯、更換密封件和重新正確安裝，甚至更換整個繼氣器。

（4）報警氣喇叭不呼鳴氣笛失靈的原因出于風(fēng)鳴元件損壞或調(diào)節(jié)不當(dāng)、或氣開關(guān)損壞。應(yīng)檢修、更換氣喇叭元件或開關(guān)。

四、 結(jié)束語

機械式鉆機潤滑油壓力報警裝置結(jié)構(gòu)簡單，組成的元器件性能穩(wěn)定、耐用、安全可靠，現(xiàn)場工人一般都可掌握安裝和維修工作且維護費用低。

該裝置已經(jīng)在臨盤油田普遍使用的機械式鉆機安裝使用，在使用期間該報警功能發(fā)揮正常，避免了絞車與傳動箱因缺潤滑油和油管堵塞等將釀成的隱患事故發(fā)生，保證傳動箱、絞車可靠運轉(zhuǎn)，起到了很好的監(jiān)控作用，保證了設(shè)備的安全、可靠運轉(zhuǎn)，解決了設(shè)備監(jiān)控設(shè)計方面存在的不足，延長了設(shè)備的使用壽命。