HH2530液压推靠器常见故障及其排除方法

2010-11-04董学凯

石油管材与仪器 2010年6期

关键词：张开液压油电磁阀

董学凯

(中国石化集团华北石油局测井公司河南新乡)

HH2530液压推靠器常见故障及其排除方法

董学凯

(中国石化集团华北石油局测井公司河南新乡)

文章介绍了HH2530液压推靠器的基本组成及各部分的主要功能,根据液压推靠器的技术特点,对其使用过程中的常见故障提出排除方法。并以实例说明了故障排除方法的有效性和实用性。

液压推靠器;平衡桶组件;动力系统;支撑臂;p-t曲线

0 引言

HH2530使用的液压推靠器同时配接微球形聚焦测井仪探头和岩性密度测井仪探头,配套使用进行微球形聚焦测井和岩性密度测井。性能可靠的液压推靠器是确保测井施工安全以及顺利完成测井任务的关键。

液压推靠器由以下几部分组成:上接头组件;杆体组件;平衡筒组件;液压筒组件;动力系统(包括电机、泵、液压阀组和电位计);支撑臂组件;底锥。和各组成部分相连接的传输导线全封闭地装在油路管道中。

1 各个组成部分的功能[1]

1.1 上接头部件

把共用电子线路1连接起来;连接HAS内部通油管线;油和空气的密封界面。使液压油不能进入电子线路部分。固定电机移相电容和电子段线路。

1.2 平衡筒组件

平衡筒组件由装在筒内的活塞和能对筒内液压油提供0.1 MPa内压的弹簧组成。活塞上设置有泄压装置(由弹簧、弹簧座、导柱、阀座和O型圈等组成)。

当向仪器充液压油或仪器下井后温度压力升高时,活塞即移向其行程下端(右端)移动,保持了仪器内外压平衡。如果压力继续上升,直至装在弹簧座上的止推器顶开导柱,此时,筒内过量的液压油(或空气)便会泄漏出来。另一方面,当仪器内液压油不足时(漏油或未注满油),活塞会被弹簧压至其行程的上端(左端),直至活塞顶在筒腔底壁上。此时仪器如果下井,仪器外压不断增大,内压却不会随之升高,仪器不能达到内外压平衡,将会损坏仪器。

1.3 液压筒组件

筒体由上壳体和下壳体组成,液压部分的所有部件都安装在其内。主弹簧正常压缩产生544 Kgf～713 Kgf弹力,提供支撑臂收拢动力。动力系统:由电动机、泵、液压阀组和电位计等组成。作动部件由联接杆、活塞、衬筒、蝶形、弹簧、连杆等组成。有以下几种功能:产生压力:当向电机通电后,驱动泵从油箱(即筒体腔)压液压油通过液压阀组进入高压管线。液压阀组中的控制阀通过调整能使液压油出口压力控制在8.6±0.5 MPa范围内。该压强作用在直径为61 mm的活塞上,产生了22 000 kgf的力(此为电机不停机时)。释放压力:当向电磁阀通电被激励,其衔铁打开高压通路,高压油迅速释放到油箱中,活塞上承受力立即消失。

井径测量:支撑臂的移动通过联接杆传递给电位计。

1.4 支撑臂组件

支撑臂可产生45 kgf(8.5 in时)推靠力,此力可使配套探测器的探头贴靠井壁,也可使撑脚紧贴井壁。撑脚借助轴和连杆与由作动活塞带动的联接杆连接。支撑臂还通过轴同连接探测器的上接头相连。在杠杆作用下,支撑臂张开时,同时能把探测器推开。支撑臂收拢时也会把探测器拉紧,使其一起收拢。

1.5 下接头部分

连接各液压管线;油和泥浆的密封界面;与配套仪器连接;使配套探测器和杆体联接起来,用来限制探测器下端离开杆体。在下杆上设置有释放阀。仪器内外压差大于14 MPa时,释放阀便会打开,连同仪器内外部,使内外压相等,仪器则不会损坏。

2 支撑臂收拢、支撑臂张开过程的液压原理和工作过程[2]

2.1 支撑臂收拢的工作过程描述

图1 支撑臂关闭位置

支撑臂关闭位置如图1所示。当支撑臂处于张开位置时,高压腔无压差,当电机接通电源后,过泵的高压油通过液压阀组进入高压腔,高压油产生的压力使活塞向左运动。此时主弹簧被压缩,支撑臂也在收拢。在正常情况下,高压油的压强达到2.7 MPa时支撑臂完全收拢,主弹簧也完全并紧。油压进一步上升到3.6 MPa时,碟形簧片全部压缩并紧。碟形簧片的作用是容积补偿:它主要是防止仪器被提上井的过程中,由于温度逐渐下降,高压腔的油压也会下降,此时,处于压紧状态的蝶形簧片会释放能量使活塞向右运动,高压腔的体积减小,使油压保持不变(或下降变慢),而主弹簧仍会处在并紧状态,支撑臂就不会有意外张开的可能。如果电机还在工作,油压继续上升,并很快达到8.6 MPa。此时液压阀组(H110310800)的安全阀可保持此值不在升高。如电机停止运转,压力会降为6.6 MPa左右。由此可见,液压推靠器产生的液压力(8.6 MPa～6.6 MPa)比起支撑臂收拢所需要的液压力大很多。超出的力可以把支撑臂和仪器本体间的岩屑和泥沙轧碎以确保有效地关闭支撑臂。支撑臂关闭时间小于60 s。

2.2 支撑臂张开的过程描述

支撑臂张开位置如图2所示。当支撑臂张开的指令发出电磁阀受激励时,高压腔与油箱接通。高压腔液压油回流油箱,液压力解除,主弹簧释放能量,支撑臂就会迅速张开。支撑臂打开时间不应超过2 s。

2.3 p-t曲线

图2 支撑臂张开位置

在支撑臂收拢和张开过程中,高压腔内的压力随时间的变化可以用p-t曲线来描述,如图3所示。o～a段为压力上升,克服主弹簧的预压缩力,此时,支撑臂不动作。a～b段为压力大于主弹簧预压缩力后压缩主弹簧直至并紧,支撑臂逐渐收拢。b～c段为压力进一步增大克服碟形弹簧的弹力,蝶形弹片开始被压缩,直至完全并紧。c～d段为压力达到安全阀的开启压力8.6±0.5 MPa,超过此压力高压溢出。此段表示支撑臂收拢后电机还在工作时,高压腔压力维持在8.6±0.5 MPa。d～e段表示电机停止工作后高压腔的压力迅速降至6.6±0.5 MPa。从6.6 MPa降至2.7 MPa之前,支撑臂将保持收拢状态。e～f～g段为激励电磁阀,高压腔压力释放,支撑臂在主弹簧作用下张开。t1为支撑臂收拢时间大约60 s,t2为支撑臂打开时间大约2 s。

图3 p-t曲线

2.4 井径测量

HAS内部装有测量井径的电位计(约2 000Ω),与电子线路1通过31芯插件的3芯、13芯导线向电位计提供12 VDC电压,井径信号由26芯导线向上传输。

3 HAS液压推靠器常见故障及其排除方法

3.1 支撑臂不能张开,或张开时间超过2 s检查电磁阀线圈

3.1.1 引起故障的原因

正常情况下31芯插座的31#、10#之间导线向电磁阀供电,使支撑臂张开,其电压为150 VAC,电阻约820Ω,工作电流约为120 mA。当支撑臂不能张开或张开时间超过2 s时,可能由以下几种原因引起:1)仪器工作电压、工作电流异常导致支撑臂打开异常;2)电磁阀出现故障;3)电子段中的500Ω电阻烧坏;4)31#、10#给电磁阀供电的导线有断路或者短路情况;5)输油管是否堵塞。

3.1.2 排除故障

首先,用万用表从上端31芯插座测量31#、10#之间的电阻,电阻约820Ω左右,如阻值有异常,需放仪器油箱内的液压油(注意:放油之前,应先将支撑臂张开,若支撑臂张不开,由于内有约8.6MPa的高压,需慢慢拧松高压腔排放塞,减少内部压力。要小心从事!),然后从液压筒组件处拆卸上接头一,再测量动力段组件上8芯插座处4#、5#之间的电阻,电阻约820 Ω左右,如有异常则可以判定是电磁阀出现故障;如果阻值正常,需要进一步检查,卸下电磁阀,检查是否卡住或否堵塞;卸下输油管,检查是否堵塞。

3.2 支撑臂不能关闭,或关闭时间超过60 s

首先检查推靠器是否缺油,缺油也会导致支撑臂收不拢。如无缺油现象则主要由以下原因引起:1)仪器工作电压、工作电流异常导致支撑臂收拢异常;2)电子段部分的移相启动电容器容值发生变化,从而导致电机无法启动;3)电机出现故障,无法输出动力(电机转动有声音,电机转动声音异常则有可能是电机出现故障);4)液压泵出现故障,不能正常供油;5)电磁阀组单项阀出现问题,起不到保压作用;6)电磁阀组安全阀安全压力设置偏低,以致支撑臂不能完全收拢;7)电机供电导线短路或断路也会导致收拢异常;8)高压腔体内密封不好漏油也会使支撑臂收不拢。支撑臂收不拢的故障有可能由以上一种或者几种同时引起,所以需要根据现场具体情况具体分析确定故障原因。

3.2.1 电动机不工作

检查电动机线圈(31芯插头的10#到30#插针之间)电阻应为55±4Ω,工作电流不超过900 mA。如果电动机坏了,从液压筒抽出动力系统组件,更换电动机。如果电动机正常,卸下动力系统后检查泵,当泵不正常(卡死)时,电动机也不能工作。

3.2.2 电动机工作正常

没有拆开动力系统之前,必须做如下检查:液压管线是否漏油;活塞是否漏油;泵的运转是否正常;压力平衡活塞是否卡住或因缺油而被推到最上部位置。拆下动力系统后,做如下检查:液压阀组与泵之间的连接是否松动;泵的滤网是否清洁;液压阀组是否内漏;泵内柱塞头上的铜垫是否脱落。

3.3 支撑臂关闭后自动张开

1)检查是否外漏,有油流出仪器外部。

2)检查是否内漏,如控制阀密封、电磁阀座、活塞(H110310409)上的矩形密封圈等。

4 故障排除实例[3]

4.1 故障现象

仪器支撑臂不能关闭,初步判断液压系统无高压所致,测量31芯插头的10#到30#插针之间的电阻48Ω(阻值正常),供电没有转动声,进一步判断为电机或泵有问题。

4.2 分离泵后给电机供电,判断电机还是泵的故障

给电机供电,电机不转,测工作电流1.2 A(额定电流850±50 mA),说明电机有问题。现象分析:定子输入电压为u时,有u=r×i+e1+e2[3]。其中e1为变压器电动势,e2为旋转电动势,i为定子电流,r为定子电阻。变压器电动势e1和电流i的变化率成正比,旋转电动势e2和转速成正比。正常状态定子外加电压用来抵消定子电阻压降以及e1和e2。变压器电动势e1不变,当电机转子铜套磨损偏心被卡住时转速趋于0,旋转电动势e2亦趋于0,定子变成阻性负载,外加电压使电机电流变大。

更换电机,随后装好液压动力段,先检查31芯插头的10-30为48Ω,31-10为850Ω,13-3为2 385 Ω,说明线路接线正确;通电测量电机工作电流850 mA,加注液压油后,通电试验电机和泵噪声大,收腿需要3 min。分析原因:泵(由于磨损)的效率低、电机负荷小转速高所致;进一步决定更换泵,更换后通电收腿时间在60 s内,液压推靠恢复正常。