通过对比分析天意DQ70III-A顶驱倾斜机构运行原理与可能性故障点

通过对比分析天意DQ70III-A顶驱倾斜机构运行原理与可能性故障点

张新

中石化胜利石油工程有限公司海洋钻井公司     山东省东营市   257000

摘 要：辽宁天意顶驱在实际应用中会出现倾斜臂功能异常的现象，通过与其他品牌的顶驱进行对比，在液压原理上进行功能分析，尝试寻找故障点，为故障判断提供思路。

关键词：顶部驱动钻井装置  倾斜机构  平衡阀

前言：顶部驱动钻井装置（顶驱）与传统大钩水龙头相比，通过起、下钻杆立柱，能大幅度提高钻井效率，特别是目前在大斜度井，水平井的施工中，与传统方钻杆相比，技术优势明显。钻杆立柱的起、下，都需要通过使用倾斜臂来完成，本文选取倾斜臂这一执行机构，从液压原理着手，通过对比国内品牌宏华、北石顶驱的设计，对辽宁天意顶驱在现场应用中出现的倾斜臂浮动功能异常的现象进行分析，为故障判断提供一定思路。

1 天意DQ70III-A顶驱在倾斜机构回路的设计原理

1.1天意顶驱倾斜臂执行的设计思路分析

从原理图上可以看出，该系统在前倾操作时，右侧电磁阀得电，使主油路油压进入控制回路，使液控单向阀（CVCV）阀（2）的液控口3得压，从而使主油路进入液缸无杆腔，一同进入控制回路的还进入平衡阀(CBCA)阀（1）的液控口，使液缸有杆腔与油箱接通，实现液缸移动，完成摆臂前倾。

在后倾时，左侧电磁阀得电，打开液控单向阀阀（1），使液缸有杆腔得到油压，打开平衡阀阀（2），使液缸无杆腔与油箱接通，实现液缸移动，完成摆臂动作。

而在浮动操作时两个浮动电磁阀同时得电，P口油压进入控制回路，使液控单向阀（CVCV）阀（1）和阀（2）在各自液控口3得压的情况下，同时打开主油通路，使带压液压油进入浮动回路系统，但此时平衡阀（CBCA）阀（1）和阀（2）液控端也得压，又让系统与油箱向连，进入系统的油压又卸回至油箱，此时倾斜臂上下液腔也同时与油箱接通，完成整个回路的泄压，从而实现倾斜臂的浮动功能。

1.2设计特点及现场故障描述

在此种设计中，浮动功能是利用前倾与后倾两个电磁阀同时得电而实现的，假设：若其中任意一电磁阀动作异常，将会造成浮动功能变成前倾或后倾，现实反应为支臂异常前倾或者后期。

又或平衡阀（CBCA）由于背压不同，产生的瞬态响应时间不同，存在两阀不能同时开启，出现单开一个的现象，也会出现支臂异常的现象。

现场顶驱的使用，在二层台区域经常使用倾斜臂浮动功能，在起钻时，立柱移至指梁后，需收回倾斜臂，若此时倾斜臂异常，则会造成倾斜臂顶侯台的危险事件，严重危及井架工生命安全。在下钻过程中，吊卡接住立柱，此时必须通过倾斜臂浮动，让倾斜臂自由居中，使吊环仅承受向下拉力，否则倾斜臂会因受力造成密封失效，严重造成液缸损伤。若此时浮动功能异常，则会连带钻具摆动，危及井架工生命安全及顶驱、二层台设备安全。

但在在实际使用时，该天意顶驱常出现浮动功能异常的现象：在二层台区域，浮动操作后经常先前倾一下，给人员和设备带来风险。

为此常通过“先后倾，再浮动”或者通过“后倾目测吊环居中”的方式进行操作。

2景宏DQ70BSQⅡ-JH顶驱在在倾斜机构回路的设计原理

2.1景宏顶驱倾斜臂执行的设计思路分析

景宏顶驱倾斜臂液缸工作原理分析：顶驱的前倾功能和后倾功能都是通过电磁换向阀（3.2）来实现的，当油口（47）接通时，油压进入液缸的无杆腔，推动液缸伸出，当油口（49）接通时，油压进入液缸的有杆腔，实现液缸缩回。

而浮动功能是借助于K型电磁阀（4）的中位机能来实现的，在浮动操作时，油口（37）使液缸的有杆腔和无杆腔同时接入油箱，使液缸同时泄压，实现倾斜臂浮动，不受主油路的干扰。

2.2 设计特点及故障点分析

在此设计中，浮动操作时，若电磁阀（4）只有单一侧得电，由于主油路被电磁阀（3.2）切断，两液缸不会受到主油路影响，这样就能避免出现前倾或后倾的故障。

同时，倾斜回路中安全阀不对浮动功能产生影响，所以该设计更简单有效。

通过对比，此种方式确实可从原理上降低倾斜臂发生异常的几率。

3 北石DQ70BSC顶驱在倾斜机构回路的设计原理

3.1景宏顶驱倾斜臂执行的设计思路分析

北石顶驱采用的设计方式与景宏原理近似，都是利用K型电磁阀（49）同时得电使倾斜臂实现浮动功能，在执行浮动功能时，阀（47.3）不动作，致使主油路隔绝，避免了异常动作，从而降低倾斜臂异常动作发生的几率。

4结语

顶驱的倾斜臂浮动在起下钻中是一种必须使用的功能，在起、下钻过程中，不进行倾斜臂的浮动操作，不彻底释放液缸两边的油压，都会使倾斜臂受力较大，造成液缸的损坏，而异常动作则会危及井架工与井口人员的生命安全，也会对顶驱、井架侯台带来安全隐患。而天意顶驱的设计，在原理上存在较多的异常风险点，现实使用时也出现了倾斜臂异常前倾的现象，在使用时更要多加注意。

面对倾斜臂异常的问题，也不仅仅是液压设计方面的原因，还应综合考虑，在较多情况下，通过对游动电缆检查更换，电磁阀更换，平衡阀压力校准更换等，也能消除故障隐患，这也多建议现场服务人员综合考虑。

参考文献

[1]张海平，螺纹插装阀介绍之二-平衡阀 流体传动与控制 2006年5月

[2]刘汝臣、等.浅谈液压系统故障诊断的方法[J].装备制造技术。2009（7）