Varco TDS-11SA頂驅旋轉頭漏油故障分析及處理

摘 要：首先對VARCO TDS-11SA頂驅的旋轉頭的結構與功能進行了簡要敘述;針對旋轉頭的幾種漏油現象，對比其結構圖進行了深入的分析，明確了各道密封及O型圈各自的功能與作用。并明確了相應的故障的拆解順序與維修更換方法。

關鍵詞：旋轉頭;密封;結構;漏油;拆解;更換

我公司目前已經擁有各類Varco頂驅200多臺套，其旋轉頭密封的使用壽命一般為3年左右，但是也有的個別頂驅2年左右就會出現旋轉頭密封損壞漏油現象，密封損壞的部位不同導致漏油的部位也不同，這就給一些經驗不足的現場服務人員增加了判斷問題的難度。現將我們在對頂驅的日常操作維護過程中遇到的頂驅旋轉頭部分漏油現象進行逐一分析及采取的對應處理措施，與同行共勉，以起到拋磚引玉的作用。

1 旋轉頭的結構與功能。

如圖所示旋轉頭由吊環適配器、齒輪盤、旋轉油道進油口內套組成（由下向上排列），旋轉頭高33.64英寸，寬38.46英寸，能承受500噸的重力，是頂驅的核心部件之一。9個旋轉油道分布在吊環適配器和內套之間，中間由10道旋轉密封分隔。位于管子處理裝置頂部的動力旋轉吊環配接器是一個滑環，進行起鉆或吊環傾斜裝置定位，管子處理裝置隨鉆柱一起旋轉時，可使液壓管匯保持連通。旋轉吊環適配器也為吊環傾斜裝置，背鉗液缸，以及遙控式內防噴閥啟動器提供了連接。

當旋轉時，旋轉吊環適配器內的槽與承載閥桿內的徑向孔對正，液壓油可在旋轉吊環配接器和承載閥桿之間流動，承載閥桿上端的徑向通道與流入液壓裝置的各個軟管交匯。承載閥桿下端的徑向通道與旋轉吊環適配器內的密封槽交匯，與流向管子處理裝置上的所有啟動器軟管依次連接。

旋轉吊環配接器由液壓驅動電機提供動力，可使它雙向旋轉，旋轉吊環配接器液壓電機由電磁閥操縱。

2 常見故障現象及處理

2.1 浮動油道密封損壞故障。密封如下圖右側放大部分：

其中19、7、6、10、5、9、20部件號分別是3道密封、2道O型圈及活塞環和卡簧。

原中東某井隊頂驅遇到一次旋轉頭主軸處漏液壓油故障，漏油點位于旋轉頭上端，經過對比圖紙結構分析，初步推斷是活塞環和旋轉頭內套之間的一道O型圈磨損老化引起。我們按照順序對背鉗總成，內防噴器執行器總成，旋轉頭馬達，旋轉頭和電磁閥連接的硬管線，齒輪盤等進行依次拆解。發現是液壓油越過損壞的O型圈從內套呼吸口流出，通過內套和主軸之間縫隙漏出。注意我們只是拆解了吊環適配器，用吊車平吊出適配器后更換了旋轉頭的所有密封。完工后經過上電實驗發現浮動油道不再漏油，井隊正常開外。

2.2 中東某井隊頂驅旋轉油道串液壓油現象，經拆解后發現3道旋轉密封磨損嚴重，經更換后正常。更換的密封清單及拆解安裝次序與第1條相同。

2.3 中東某井隊頂驅轉速超過100轉就會出現主軸滲漏齒輪油現象，經分析應該是旋轉油道內套和齒輪箱連接處的密封老化循環所致。如下圖所示的12號密封件：

拆解順序與第1條大致相同，只是這時最后需要把旋轉頭內套也一并拆解，對相應的密封進行更換。

2.4 中東某井隊頂驅從齒輪盤上邊滲出大量液壓油現象，我們判斷是旋轉頭里露出的，此時浮動液缸已經失去浮動功能。把相機伸進縫隙中拍照發現液壓油從齒輪盤的定位孔中往外噴出。經查看圖紙分析這個應該是浮動油缸外側和齒輪盤之間的一道O型圈損壞引起。這臺頂驅大修時間已超過2年，這次維修我們吸取了以往維修的經驗教訓，拆解順序為頂驅外罩，旋轉頭馬達，背鉗總成，內防噴器執行器，旋轉頭內套和齒輪箱結合處，旋轉頭總成整體取出。將旋轉頭整體拆解，然后更換密封，進行逆向安裝。安裝通電試驗后正常。

3 故障的分析。

經過對幾類旋轉頭漏油故障的原因分析，除了正常的密封老化外，最主要的原因就是操作不當，比如在旋轉頭承載狀態下轉動旋轉頭，這樣旋轉頭內密封軸承就很容易出現磨損從而損壞密封，引起旋轉頭漏液壓油。其次因為在頂驅的下放或者提升過程中，出現猛烈的加減速等速度劇變現象，使頂驅浮動液缸承受瞬間巨大的沖擊力，這樣就會引起浮動液缸密封出現問題。我們針對這2種誤操作專門進行了現場培訓，使現場操作人員特別是司鉆吸取了教訓，大大減少了此類故障的發生機率。

最后還要進行特別說明的是，當頂驅的個別的液壓動作失效了，也就是旋轉油道中有一個或者是兩個油道串油所致，這樣可以啟用備用油道，將管線與備用油道進行換接即可，不需要進行整體拆解就可以解決問題。另外有時發現旋轉頭表面上滲出油漬，一些經驗欠缺的現場工程師也不仔細觀察就盲目的以為是旋轉頭漏油了，其實很多時候是管線破損液壓油從管線中噴出落到旋轉頭上再流下來。所以要仔細觀察，再認真確定漏油處。同時也要要求頂驅的表面衛生一定要清理干凈，管線上沒有油泥了，這樣萬一有漏油的地方就會很容易找出，然后再根據圖紙分析是那一道密封損壞，安排好拆解順序，進行密封更換。

參考文獻：

[1]NATIONAL OIL VARCO， TDS-11SA TOP DRIVE SYSTEM SERVICE MANUAL? No. 121341 Rotating Link Adapter

作者簡介：

耿紅軍（1969-），男，漢族，河南省新鄉市人，高級工程師，研究方向：石油裝備管理。