機械式鉆機潤滑油報警裝置的設計與應用

龐應剛 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監控方面存在的不足，設計了潤滑油壓力監控報警裝置，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，及時發現設備潤滑系統出現的問題，提醒操作人員及時排除潤滑油路故障，保證設備可靠潤滑，延長設備的使用壽命，為鉆井作業的順利進行提供保障。

關鍵詞：鉆井；潤滑；油壓；報警系統

一、設備潤滑故障分析

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、油質不潔和用油不當是構成工程機械設備潤滑故障的四大要素。隨著公司標準化管理和監管力度的加強，潤滑油品使用不當和油質不潔造成設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量，做到按質換油。為加強機械鉆機設備潤滑油路阻斷和供油量少的問題的監控，新型電動鉆機安裝有潤滑系統監測系統，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存在的缺陷

鉆井設備常采用的潤滑方式主要有強制潤滑、帶油環潤滑、飛濺潤滑和復合潤滑幾種。其中強制潤滑因其油壓穩定、冷卻潤滑效果好、可靠性的優點，在鉆機絞車和傳動箱是重要的鉆井設備普遍使用。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。在絞車和傳動箱的輸入軸上裝有驅動潤滑油泵的鏈輪，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，保障設備可靠運轉。潤滑油壓力應在設備規定的壓力范圍內，才能使設備可靠潤滑，充分發揮設備的效能。為保證油路系統內壓力恒定，在管路上設有壓力表和節流閥。油路中的濾清器，應經常清洗，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、溫度升高甚者產生干摩擦。實踐證明，干摩擦在短時間內產生的熱量足以使金屬熔化，造成機件的損壞甚至卡死（軸承在缺油時出現抱軸等故障，主要原因就在于此）。若司鉆或司機不能及時發現，將會使軸承等過度磨損，縮短設備的使用壽命，嚴重時燒壞設備，如果在鉆井過程中作業設備突然發生故障，后果不堪設想。

三、 潤滑系統監控改進

1、結構和工作原理

報警系統組成：繼氣器、中壓管線、調壓閥、氣喇叭、氣開關組成。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）的作用下換向。如圖2。

報警器的工作原理充分利用繼氣器工作原理，以被控設備機油壓所產生的力對繼氣器控制閥產生控制伸縮氣缸向左動作，迫使主氣流作用于氣笛，實現對被控設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。當潤滑油壓正常時油壓平衡氣源壓力。當絞車齒輪油泵發生故障或絞車停止運轉時，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壓閥，調節氣源壓力，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口接調壓氣源，排氣端Ⅱ口堵住，調節調壓閥使其報警壓力0.3MPa（由于不同型號設備的噴嘴直徑不同，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，可以通過調壓閥調節不同的報警范圍）。

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

2、技術要求

工作氣源壓力0.8～l MPa，調節調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）被控設備每次啟動前，需對本監控器做1～ 3次報警檢查。

（2）被控設備啟動后，應將氣開關手柄扳至開位。

（3）被控設備停運轉時間較長時，應將氣開關手柄扳至關位。

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

4.主要故障與排除方法

（1）調壓閥漏氣。漏氣原因出于閥芯與閥座密封不良或調壓閥調整不當。應更換閥件、更換密封件和重新調節調壓閥。

（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鳴元件損壞或調節不當、或氣開關損壞。應檢修、更換氣喇叭元件或開關。

四、 結束語

機械式鉆機潤滑油壓力報警裝置結構簡單，組成的元器件性能穩定、耐用、安全可靠，現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生，保證傳動箱、絞車可靠運轉，起到了很好的監控作用，保證了設備的安全、可靠運轉，解決了設備監控設計方面存在的不足，延長了設備的使用壽命。