VARCO 10SA顶驱旋转头驱动马达故障处理

2016-12-20庞宏飞贾博锋

设备管理与维修 2016年11期

关键词：配流顶驱油封

庞宏飞，贾博锋

（中国石油长城钻探顶驱技术分公司，北京100101）

VARCO 10SA顶驱旋转头驱动马达故障处理

庞宏飞，贾博锋

（中国石油长城钻探顶驱技术分公司，北京100101）

VARCO 10SA顶驱在使用过程中出现旋转头驱动马达使用周期短故障。分析马达损坏原因，提出维护过程中的注意事项。

VARCO 10SA顶驱；摆线马达；维护保养

0 引言

旋转头驱动马达是顶驱管子处理器的主要部件，主要作用是驱动齿轮盘正向反向旋转，司钻通过转动旋转头调节吊环的伸出方向，方便井架工操作；当顶驱上卸扣的时由PLC程序控制电磁阀以一定的时间间隔和持续时间驱动旋转头正向旋转，同时锁销以1.379 MPa（200 psi）的压力抵住齿轮盘，直到锁销插入齿轮盘的定位孔中为止，这时背钳油缸伸出，夹紧钻具完成上卸扣操作。当旋转头驱动马达出现问题的时候会导致顶驱无法实现正常功能。

1 马达损坏原因分析

VARCO 10SA顶驱旋转头驱动采用轴配流摆线式液压马达（NOV公司114375-1型马达），旋转头驱动马达损坏的主要现象为输出轴端的骨架油封漏油和马达输出前盖的固定螺丝剪短。顶驱所用PH55马达（锁销马达）输出轴直接驱动旋转头齿轮盘旋转，PH75马达通过中间过渡齿轮驱动旋转头齿轮盘旋转。拆解损坏马达，发现配流轴轴颈与马达前盖骨架密封相配合的表面出现了较大磨损（磨亮的部分）；配流轴与壳体配合部分磨损也很严重（图1）。

图1 马达损坏照片

根据摆线马达的结构原理，顶驱所用马达的装配结构，管子处理器工况以及损坏马达的拆卸检查结果可以得出马达损坏的主要原因如下。

（1）马达输出轴承受的径向载荷过大。对于PH55马达装配结构而言，马达直接驱动齿轮盘旋转。这种结构下马达承受径向力主要来自以下方面：①当齿轮盘齿隙内有油泥、泥浆或者其他杂物的情况下，马达伸出轴会承受径向力作用。②旋转头与内套配合间隙增大，马达的伸出轴会承受径向力作用。③马达锁销总成的固定螺栓松动。④马达输出齿轮固定螺母安装扭矩过小。在以上4种情况下，马达伸出轴承受一个径向载荷，导致马达输出轴轴承磨损，进而导致马达配流轴与壳体磨损加剧，泄油量增大。轴承和配流轴的磨损同时也将导致马达前盖的唇形油封磨损。泄油压力的增大和唇形油封的磨损共同导致马达输出轴端油封漏油。

（2）液压油滤芯失效或者油液没有及时更换，油液中混入了细小颗粒杂质。当配流轴旋转时，配流轴和壳体的摩擦表面如果混入了颗粒杂质就会产生磨料磨损，使摩擦副之间杂质储存空间加大，进入摩擦表面的颗粒物与被磨削下来的金属颗粒随配流轴一起旋转，加剧了磨损，进而导致油封磨损，马达输出轴端漏油。

（3）P口和T口接反，在电磁阀处于中位的时候，马达的进油口和回油口同时承受系统压力。在马达使用前期各项功能都正常，但是马达内部油温较高，加速了密封件的老化。在马达使用后期，由于配合表面及轴承的磨损，导致油封在正常情况下承受2000 Psi（13.79 MPa）的系统压力，从而加剧了油封损坏。

（4）井底反扭矩带动马达旋转。在水平井或者定向井作业过程中，井底的反扭矩如果没有及时释放，在起钻过程中，井底扭矩就会通过钻具作用在旋转头驱动马达上。由马达控制液路图可知，电磁阀处于中位的时候马达的进油口和回油口连通回到油箱，马达内部只有少量的液压油，当马达被带动旋转的时候，壳体与配流轴之间的摩擦副得不到及时的润滑，磨损加剧。同时马达的旋转会在壳体内形成异常高压（溢流阀及管线的流量有限），输出轴端的油封及前盖的固定螺栓可能会受到冲击损坏。