鉆井平臺井架移動系統液壓缸不同步故障分析

海洋鉆井要求利用一個井位鉆多口定向井，需要井架底座能在一定范圍內沿縱橫兩個方向移動。采用雙層式底座通常是解決井架可移動性的措施。底座分為雙層，上層沿下層上的導軌做橫向移動，下層沿布置在平臺甲板上的導軌做縱向移動，而這些運動都是通過井架移動系統實現的。

2008年5月20日晚，某鉆井平臺井架需移到下口井進行二開施工，在移動井架過程中，操作人員發現橫向、縱向移動液壓缸均明顯不同步。發現故障后，技術人員分別對導軌、液壓缸、液壓源及管線進行了系統檢查，未發現異?，F象，故判斷是操作臺閥匯故障。隨后，技術人員對分流閥進行了拆檢，發現閥芯被卡住，清除異物且組裝好分流閥后重新調試，井架移動功能正常，故障排除。

1 故障原因及失效機理分析

在井架移動系統中，分流閥是一個非常重要的閥件，其功能是使由同一個液壓源向兩個移動油缸供應相同的流量，以實現兩個移動油缸的速度保持同步。分流閥的工作原理如圖1所示。

圖1 分流閥的工作原理圖

工作時，設閥的進口油液壓力為P0，流量為Q0，進入閥后分兩路分別通過兩個面積相等的固定節流孔1、2，分別進入減壓閥芯環形槽a和b，然后由兩減壓閥口 (可變節流口)3、4經出油口I和Ⅱ通往兩個液壓油缸，兩液壓油缸的負載流量分別為Q1、Q2，負載壓力分別為P3、P4。如果兩液壓油缸的負載相等，則分流閥的出口壓力P3=P4，因為閥中兩支流道的尺寸完全對稱，所以輸出流量亦對稱，Q1=Q2=Q0/2，且P1=P2。當由于負載不對稱而出現P3≠P4，且設P3＞P4時，Q1必定小于Q2，導致固定節流孔1、2的壓差 ΔP1＜ΔP2，P1＞P2，此壓差反饋至減壓閥芯6的兩端后使閥芯在不對稱液壓力的作用下左移，使可變節流口3增大，節流口4減小，從而使Q1增大，Q2減小，直到Q1≈Q2為止，閥芯才在一個新的平衡位置上穩定下來，從而保證兩液壓油缸運動速度同步。

當閥芯6被異物卡住時，節流口3、節流口4的大小就無法調節，輸往兩個液壓油缸的流量就不相等，而兩液壓油缸尺寸又完全相同，所以兩液壓油缸運動速度將不同步。

2 故障原因調查

卡住分流閥閥芯的污染物為黑色細小沙粒。據調查，該平臺在施工前剛在某船廠進行過塢修，塢修期間，平臺進行了大規模的防腐噴砂工作，噴后的細小沙粒及灰塵遍布平臺，船廠雖然進行了清理，但在隱蔽或清潔困難的部位砂粒還依然存在，此后船廠又進行了控制臺液壓管線的更換，由于船廠施工人員對液壓系統清潔的重要性認識不夠，導致安裝液壓管線過程中進入了污染物。

3 故障教訓及防范措施

1)對液壓系統要求高清潔的重要性認識不夠。液壓系統的好壞不僅取決于系統設計的合理性和系統元件性能的優劣，還會因系統的污染直接影響系統工作的可靠性和元件的使用壽命。污染物進入閥件，易引起閥芯阻塞和卡住，導致故障發生。因此，防腐噴砂后，鉆井平臺應敦促船廠組織專業保潔隊伍對全平臺全方位地認真清潔，特別是液壓系統等對清潔度要求比較高的部位，應重點進行清潔，確保液壓系統在維修過程中不被污染。

2)未落實修理質量的全過程控制。指定專人負責液壓系統的檢修，負責人要進行全過程的質量監督與控制，確保每個維修施工環節的施工質量。