修井机滚筒离合器常见故障原因分析及预防

2021-09-05杨树成

设备管理与维修 2021年13期

杨树成

（大庆油田有限责任公司井下作业分公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

滚筒是修井机动力传递的重要组成部分，其对大绳的缠绕可以实现大钩的上提和下放，最终进行生产管柱、压裂管柱、打捞管柱的起、下作业（图1）。滚筒离合器对滚筒动力传递有着决定性的作用，挂合离合器滚筒缠绕大绳使大钩上提，离合器放气后松开刹车、滚筒释放大绳，大钩实现下放动作。所以，准确判断、排除和预防修井机滚筒离合器故障，缩短故障排除时间，可以提高生产效率和修井机的有效利用率，并在一定程度上提升设备运行的安全性、降低修井机的维修成本。

图1 滚筒离合器外观

修井机滚筒离合器不能正常工作的表现形式主要有5 种，分别是离合器打滑、离合器不能正常分离、离合器不能正常挂合、离合器异常自动分离和离合器推盘异常摆动，故障主要产生于气控信号管路、气源供气管路、操作控制阀件和动力传递部件4 个部位，下面将逐一进行分析。

1 修井机滚筒离合器常见故障的原因及预防

1.1 离合器打滑

（1）故障特征。大钩负荷上提力量不足，上提速度过慢（与变速箱动力输出不足类似），多次重复操作后在滚筒离合器呼吸口处有刺鼻的高温焦糊味。

（2）主要原因是离合器的结合力不足时带负荷上提大钩。离合器结合力不足的原因有：①起机后储气瓶压力未达到标准要求时大油门负荷上提大钩；②离合器气压调整过低，导致离合器气囊充压不足；③离合器气源管线漏气，导致离合器气囊充压不足；④离合器气源管线内通道大部分冻堵，导致离合器气囊充压过慢；⑤离合器控制信号管路漏气，导致继气器导气通路不能完全导通，离合器气囊充压过慢；⑥离合器继气器阀芯滑动阻力过大或阀芯卡在半开状态（冻堵或卡滞），导致离合器气囊充压过慢；⑦离合器操作阀内密封点漏气，导致信号压力不足，继气器内导气通路不能正常导通，离合器气囊充压过慢；⑧离合器气囊漏气、导致气囊充气压力不足（图2）；⑨离合器气囊快速放气阀漏气，导致气囊充气压力不足；⑩离合器调整间隙过大，导致气囊充压后离合器不能完全压紧；11 离合器毂单片离合器片位置内齿整圈损坏，会导致离合器结合力大幅下降（图3）；12 离合器磨板定位凸起未安装入槽，导致挂合离合器时离合器片与钢板间不能被压紧、离合器的结合力不足；13 链条箱润滑油位过高或离合器挡油盘脱落，导致大量润滑油进入离合器，造成离合器片与离合器钢板间的摩擦力降低；14 离合器片磨损超限，导致离合器间隙过大。另外，快速放气阀放气慢或继气器排气孔半堵塞，会使离合器气囊中的气压不能快速泄除，也会导致离合器打滑故障，最后导致气囊和离合器片高温烧损。

图2 气囊高温损坏漏气

图3 滚筒离合器毂内齿损坏

（3）预防措施：①及时采取措施，保证储气瓶内压缩空气的干燥度，避免含水量过高的压缩空气进入气源、气控管路和气控阀件内产生冻堵及腐蚀；②及时检查和更换老化的气控管路、气源管路和气控阀件，避免发生异常漏气、阀芯卡滞情况；③按照操作规程对设备进行检查和维护操作，避免离合器充气压力调整过低或低气压情况下操作滚筒；④重新安装离合器时，要确认离合器磨板安装方向是否正确，定位凸起是否入槽。日常对离合器进行维护时，要按照标准对滚筒离合器间隙进行调整。间隙过大，离合器会出现打滑情况，间隙过小会使离合器操作分离后存在半摩擦状态；⑤及时更换磨损的离合器片、离合器钢板、损坏的离合器毂及老化的离合器囊，避免因维护不到位而导致的离合器打滑；⑥按正常油位给链条箱加注润滑油，及时检查维护离合器挡油盘，防止润滑油漏入离合器；⑦保障离合器继气器和快速放气阀排气孔畅通，使气囊能够实现快速放气，避免离合器超时半摩擦。

1.2 离合器不能正常分离

（1）故障特征：①离合器气囊放气，松开刹车后空载大钩下放，起初大钩不动，等待几秒钟后大钩开始缓慢向下运动，最终大钩向下运动速度远远低于正常下放速度，这是离合器不能正常速度分离的基本特征（与滚筒刹车分离不彻底、天车和大钩滑轮润滑脂低温年度过高的状态类似）；②在变速箱空档情况下，完全解除滚筒刹车，让大钩下放，但大钩不能向下运动，在变速箱挂合档位和操作阀处于分离位置时，滚筒仍然会缓慢转动大钩上行，这是滚筒离合器不能彻底分离的特征。

（2）主要原因：①新安装的离合器弹簧弹力不足，长时间使用后弹簧变软失效弹力不足，造成离合器不能以正常速度分离（图4）；②变软失效的离合器弹簧从定位槽中脱出，将离合器片和离合器钢板挤压，导致离合器不能分离；③离合器芯外齿和离合器毂内齿表面积聚过量离合器片磨损灰尘和碎屑，或内外齿表面严重锈蚀等，都会造成离合器片和离合器钢板的滑动阻力过大，进而导致离合器不能以正常速度分离；④离合器长时间在结合力不足的状态下运行，再加上负荷较大，离合器片与离合器钢板间发生严重的半摩擦状态（离合器打滑的一种），在冲击负荷和高温的作用下，离合器片出现部分破碎情况，一些碎屑会落入离合器片和离合器钢板的间隙、使原来的间隙变小，直至离合器不能彻底分离。

图4 滚筒离合器弹簧

（3）预防措施：①安装使用符合要求的离合器弹簧，更换离合器片时如发现有变形和弹力不足的弹簧应全部更换成新弹簧，以免离合器分离速度变慢（安装滚筒离合器时要做好弹簧防脱落措施，以免弹簧脱落挤压离合器片和离合器钢板，导致离合器不能正常分离）；②安装前要认真清除离合器内的杂物和内、外齿上的锈迹，防止离合器片和离合器钢板互动阻力过大，导致使离合器不能正常分离；③不得在发现离合器打滑的情况下继续进行起下作业，以避免离合器烧损，使离合器不能彻底分离。

1.3 离合器不能正常挂合

（1）故障特征。在正常气压条件下推动离合器操作阀，离合器不能挂合、滚筒无法转动，有时控制管路或气源管路会有漏气声。

（2）主要原因：①离合器控制继气器气信号管路漏气严重或冻堵，气压信号不能到达继气器，导致气囊充压气源无法导通，使离合器不能正常挂合；②继气器阀芯卡死在关闭状态，气源压力无法通过继气器给气囊充气，使离合器不能正常挂合；③气囊充压气源管路漏气严重或冻堵，气源压力无法通过继气器给气囊充气，使离合器不能正常挂合。

（3）预防措施：①及时更换气源干燥器，保证压缩空气的干燥程度，避免冬季冻堵气源、气控管路和阀件，使通气管路无法导通；②及时检查更换老化的通气管路和阀件，避免出现管路异常漏气和继气器阀芯卡死情况。

1.4 离合器异常自动分离

（1）故障形式：大钩在上提过程中滚筒离合器有时会出现自动分离情况，在重新推动操作阀后离合器能够再次挂合；观察导气龙头进气管线接口，会有异常抖动状态。

（2）主要原因：①导气龙头进气接口连接不牢靠，在振动情况下会使气囊出现自动放气，使离合器发生自动分离；②导气龙头与滚筒轴连接安装时两者轴线偏差过大，不在同一条直线上，转动过程中使导气龙头产生过大摆动，导致导气龙头进气接口发生松动漏气，使离合器发生自动分离。

（3）预防措施。导气龙头安装时要将其轴线与滚筒轴轴线对正，避免运转时导气龙头产生过大摆动，并在安装进气管线时将接头正常扭紧。

1.5 离合器推盘异常摆动

（1）故障形式。滚筒运转过程中离合器推盘有较大的前后摆动情况，推盘与离合器毂间的距离存在过大偏差。

（2）主要原因：①安装离合器推盘时非对称、顺向扭紧连接螺栓，导致推盘在压紧于滚筒轴定位台阶前，连接螺栓就已经达到了规定的扭紧力矩，使推盘偏斜地固定在滚筒轴上（该情况同时会使离合器间隙过大）；②离合器推盘中心孔与滚筒轴径配合间隙偏大，在安装时连接螺栓未达到标准力矩，推盘台阶与滚筒轴定位台阶未压紧，导致滚筒运转过程中推盘产生过量摆动。

（3）预防措施：①确认推盘中心孔与滚筒轴配合间隙在要求的公差范围内；②扭紧推盘连接螺栓时要对称、逐步进行，保证推盘中心线与滚筒轴线一致；③连接螺栓在达到正常扭紧力矩后，要确认推盘与轴定位台阶是否压紧。