液壓動力站常見故障及解決方法

雷齊松 鄭欣 汪婷 曹偉 何基國

摘要：隨著下套管技術的不斷發展，目前下套管用液壓動力站的應用規模也在不斷擴大。盡管下套管設備的使用的應用效率，但是也帶來了許多新的故障問題。基于此，文章首先分析了動力站的定義與特征，其次隊動力站常見故障進行了梳理，并在最后對液壓動力站預防故障的策略進行了解析，希望能夠有效提升液壓動力站的裝備水平，確保工下套管作業質量。

關鍵詞：動力站、下套管設備、柱塞泵、液壓油、常見故障

液壓動力站在下套管生產中起這關鍵的作用和意義。為了進一步分析液壓動力站常見故障的預防控制策略，現就液壓動力站特征分析如下。

1液壓動力站概述

液壓動力站是下套管設備的關鍵設備，它是液壓油箱、電機、柱塞泵、紙質慮油器、溢流閥和聯軸器等構成，它是通過電機旋轉帶動柱塞泵內柱塞往復運動而產生高壓，驅動套管鉗大齒圈帶動鉗頭夾緊套管進行上扣作業，因此動力站工作狀態好壞直接影響到套管使用，而動力站在運轉過程中，其電機高速旋轉，尤其是套管鉗上扣時，需要大排量高壓液壓油，機械高速運轉對動力站內部元器件容易損壞，所以故障率也顯著增加。只有解決了故障率問題，才能夠真正體現出自動化控制的優勢與價值。風冷液壓動力站外形圖見圖1

2 液壓動力站常見故障

2.1動力站不出油故障。

（1）電機旋向錯誤。動力電機一般為三相四線制，其中三相是380V火線，另外一根線為外接保護接地，而到井隊現場后，需要井隊將液壓動力站380V電源接到井隊配電盤上或MCC房內，由于電機的三相電流周期性的變化，會產生旋轉磁場，轉子在旋轉磁場的作用下隨著旋轉磁場轉動，帶動電動機正轉將油箱內抽到柱塞泵內實現吸油，如果現場電機接線為反轉動力，動力站不出油。

（2）吸油濾油器堵塞，該動力站吸油濾油器采用的紙質濾芯，它為玻纖濾紙，其使用特點是耐高溫、精度高 ，濾材比較厚，納污量比較大，阻力小，但缺點是強度不夠高，因此設計時玻纖濾紙外層增加了一層金屬網作為保護，但實際使用中，由于使用不當或液壓油過臟，抽吸壓力鍋大，金屬網會被抽吸變形嚴重，使得吸油濾油器堵塞，影響動力站的使用。

2.2動力站無壓力或壓力上不去故障。

柱塞泵內部磨損或損壞。普通液壓動力站多采用TCY14-1B斜盤式壓力補償變量柱塞泵/馬達，其主體部分由傳動軸帶動缸體旋轉，使均勻分布在缸體上的七個柱塞繞傳動軸中心線轉動，通過中心彈簧將柱塞組件中的滑鞋壓在變量頭（或斜盤）上，這樣，柱塞隨著缸體的旋轉而作往復運動，完成吸油和壓油動作，而運動部件的高頻率的往復運動，柱塞表面和缸體相互摩擦，微小顆粒金屬顆粒會造成柱塞和缸體損壞，據近幾年對動力站柱塞泵的維修調查，發現此問題發生概率較大，因此應加強做好故障分析與排除。 柱塞泵結構圖見圖2。

2.3液壓油受污染問題

（1）液壓油過期。通常情況下，動力站所使用的液壓油是清亮，半透明或者透明的液體。如果潤滑油發生氧化，顏色會發生變化，會使得液壓油乳化嚴重。另外，潤滑油的透明度降低，說明潤滑油的油質發生了變化。潤滑油如果氣味發酸，發臭，都說明已經變質。此外，油的粘度如果都能觀察到明顯變化（變稀、變稠），性狀不均勻，都會造成潤滑零部件效果不佳，使得都不應該再繼續使用，潤滑示意見圖3。

（2）液壓油在長期高溫下使用而質變。

對于液壓動力站來說，一般當液壓油溫度為50～80℃時，液壓油的粘稠度、潤滑性、耐磨性均處于最佳狀態，工作效率最高。當液壓油溫度超過95℃時，液壓動力站潤滑效果下降，零部件磨損加劇，而且還嚴重威脅液壓元器件的安全和壽命。

3 液壓動力站預防常見故障的解決方法

3.1對于電機旋向的解決方法

主要采取將電源線的相序任意兩項對調即可，可以人工簡單將電源線兩項線進行調換，但此方法操作步驟繁瑣，而且安全性差，另一種方法是通過控制線路的改進，實現電機正反轉自動換線，在電機控制線路中的主回路將設計出兩個接觸器，即正轉接觸器KM1和反轉接觸器KM2.當接觸器KM1的三對主觸頭接頭接通時，三相電源的相序按U-V-W接入電機，當接觸器KM1的三對主觸頭接頭斷開，接觸器KM2的三對主觸頭接頭接通時，三相電源的相序按U-W-V接入電機，電機就向相反方向轉動，控制原理見圖4

3.2對于吸油濾油器堵塞和柱塞泵損壞的解決方法

吸油濾油器堵塞和柱塞泵損壞的原因有是多方面，其主要原因是液壓油中有雜質過多，原因一是柱塞泵高速往復運動摩擦產生金屬顆粒，雜質長期沉淀至液壓油箱底部，原因二是添加液壓油時，盛具不清潔，造成雜質進入，還有動力站液壓油箱密封膠墊老化，油箱上蓋緊固和密封不嚴，造成灰塵和雜質進入液壓油箱內，因此在液壓動力站使用中應做好及時清理液壓油箱和更換液壓油、油箱密封膠墊等工作。

3.3液壓油在高溫下變質的解決方法

在新型動力設計中，設計一種便于散熱的液壓油箱，包括箱體，箱體的一端設置有用于液壓油回流的回油管，箱體的另一端設置有用于液壓油輸出的出油管。箱體內設置有螺旋狀換熱管，螺旋狀換熱管的兩端分別延伸至箱體外，螺旋狀換熱管的一端與輸送泵的吸入口管道連接，螺旋狀換熱管的另一端與輸送泵的輸出口管道連接，輸送泵通過電機驅動;連接到輸送泵的輸出口的管道連接設置有散熱器，散熱器外設置有冷卻風扇。輸送泵的吸入口處的管道上連接有散熱器;螺旋狀換熱管盛放有液態的換熱介質，液態的換熱介質為清水或者鹽水。此設計方法具有散熱效果好、利于油品保持質量的優點。

4 結束語

綜上所述，液壓動力站在使用過程中具有設備復雜性強、維護難度大的特點。正常使用過程中，除了常見的溫度控制、流量控制故障外，還有液位控制故障、調節閥故障等多種故障類型。結合自動化儀表的管理策略，筆者提出了自動診斷、監視模型分析以及遠程監控調整等維護策略，希望可以幫助提升儀表自動化技術的控制管理水平，順利實現工業生產目標。

參考文獻

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