測井車SAUER系統Mooring控制的改進

涂學洋，丁友林，李钘钘，孫君立，趙東海

(1.南陽二機石油裝備(集團)有限公司技術中心，河南南陽473006;2.南陽二機石油裝備(集團)有限公司南陽華美石油設備有限公司，河南南陽473006 3.南陽二機石油裝備(集團)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備，其傳動系統用到由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或SAUER 51系列軸向柱塞變量馬達(SAUER 51系列變量馬達將逐步被SAUER H1B系列軸向柱塞變量馬達取代)組成的閉式液壓傳動系統。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，通過遠程調壓閥(Remote Variable Pressure Limiter，RVPL)設定電纜上滿足工作要求的預張力，當有足夠大的外力向外拉電纜時，馬達變成油泵，使馬達高壓側的壓力進一步升高到足以將遠程調壓閥打開而使高壓油進入變量油泵的伺服缸的低壓側(高壓油過來后變成高壓側)，推動伺服缸內的活塞運動，帶動油泵斜盤越過中位變為相反的方向，絞車釋放電纜;當向外拉電纜的力降到一定值時，遠程調壓閥關閉，變量油泵的伺服缸的原低壓側壓力降低，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 現有設備上的傳動結構形式

傳動流程圖見圖1。現有設備上的液壓原理圖見圖2。

2 現有設備存在的問題

通過現場實際操作使用，發現其Mooring控制的響應時間長，甚至有些不能實現Mooring控制。

3 原因分析及改進措施

針對實際操作中發現的問題，從以下3 方面分析產生問題的原因并提出改進措施。

(1)將國產減速器更換成進口行星減速器而提高系統傳動效率。

圖1 現有設備上的傳動流程圖

圖2 現有設備上的液壓原理圖

國產減速器的傳動原理圖見圖3。

圖3 國產減速器傳動原理圖

國產減速器撥叉位置與擋位之間的關系見表1。

表1 國產減速器撥叉位置與擋位關系

表1顯示國產減速器的撥叉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(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《機械設計手冊》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高于該國產常規齒輪傳動的減速器，將減速器更換成進口行星減速器可從傳動效率方面改善系統的傳動性能。

(2)將作為遠程調壓控制系統壓力的“直動式溢流閥”更換成“順序閥”而縮短系統的響應時間

現有設備上作為遠程調壓控制系統壓力的“直動式溢流閥”選用的是北京華德的或進口REXROTH的DBD型直動式溢流閥(見圖2中元件4)，其調壓范圍0～31.5 MPa，工作壓力調節范圍內手輪需旋轉10圈左右，每圈的調壓范圍為3.15 MPa 左右。現選用的替代件為進口SUN 公司的SX* A－* W*型“順序閥”，調壓范圍5.5～31.5 MPa，工作壓力調節范圍內手輪需旋轉4圈左右，每圈的調壓范圍為6.5 MPa 左右。據此可知:在旋轉同樣角度的情況下，“順序閥”調壓范圍大于“直動式溢流閥”調壓范圍，則可保證系統壓力調節過程中，使用“順序閥”的系統調節過程中遠程調壓閥開啟或關閉時間短，對伺服缸的作用效果顯著，響應快。改進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，遠程調壓閥被打開時，系統高壓油通過遠程調壓閥可能進入油泵伺服缸，安裝背壓閥后，就限制了進入油泵伺服缸的壓力油的壓力，對伺服缸起保護作用，故背壓閥有時也稱為安全閥;②在Mooring控制中，油泵由馬達工況向油泵工況轉換的瞬間，伺服閥1-2 正常工作，伺服油通過伺服閥1-2 進入伺服缸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，保證伺服缸活塞運動自如，從而達到改變油泵斜盤的目的，完成Mooring控制。

圖4 改進后的液壓原理圖

4 結束語

改進后的SAUER系統的Mooring控制響應時間變短，達到了測試水平井或隋鉆工作的要求。隨著電子技術的發展，通過電控技術，不需操作遠程調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隋鉆或水平井的測試，進口設備已具有此項功能，該技術是將來的發展方向。

【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[M]，2006.

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

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

【5】華德液壓.液壓閥:壓力閥系列[M]，2008.

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

【7】成大先.機械設計手冊[M].北京:化學工業出版社，2009.