液压动力站常见故障及解决方法

雷齐松 郑欣 汪婷 曹伟 何基国

摘要：随着下套管技术的不断发展，目前下套管用液压动力站的应用规模也在不断扩大。尽管下套管设备的使用的应用效率，但是也带来了许多新的故障问题。基于此，文章首先分析了动力站的定义与特征，其次队动力站常见故障进行了梳理，并在最后对液压动力站预防故障的策略进行了解析，希望能够有效提升液压动力站的装备水平，确保工下套管作业质量。

关键词：动力站、下套管设备、柱塞泵、液压油、常见故障

液压动力站在下套管生产中起这关键的作用和意义。为了进一步分析液压动力站常见故障的预防控制策略，现就液压动力站特征分析如下。

1液压动力站概述

液压动力站是下套管设备的关键设备，它是液压油箱、电机、柱塞泵、纸质虑油器、溢流阀和联轴器等构成，它是通过电机旋转带动柱塞泵内柱塞往复运动而产生高压，驱动套管钳大齿圈带动钳头夹紧套管进行上扣作业，因此动力站工作状态好坏直接影响到套管使用，而动力站在运转过程中，其电机高速旋转，尤其是套管钳上扣时，需要大排量高压液压油，机械高速运转对动力站内部元器件容易损坏，所以故障率也显著增加。只有解决了故障率问题，才能够真正体现出自动化控制的优势与价值。风冷液压动力站外形图见图1

2 液压动力站常见故障

2.1动力站不出油故障。

（1）电机旋向错误。动力电机一般为三相四线制，其中三相是380V火线，另外一根线为外接保护接地，而到井队现场后，需要井队将液压动力站380V电源接到井队配电盘上或MCC房内，由于电机的三相电流周期性的变化，会产生旋转磁场，转子在旋转磁场的作用下随着旋转磁场转动，带动电动机正转将油箱内抽到柱塞泵内实现吸油，如果现场电机接线为反转动力，动力站不出油。

（2）吸油滤油器堵塞，该动力站吸油滤油器采用的纸质滤芯，它为玻纤滤纸，其使用特点是耐高温、精度高 ，滤材比较厚，纳污量比较大，阻力小，但缺点是强度不够高，因此设计时玻纤滤纸外层增加了一层金属网作为保护，但实际使用中，由于使用不当或液压油过脏，抽吸压力锅大，金属网会被抽吸变形严重，使得吸油滤油器堵塞，影响动力站的使用。

2.2动力站无压力或压力上不去故障。

柱塞泵内部磨损或损坏。普通液压动力站多采用TCY14-1B斜盘式压力补偿变量柱塞泵/马达，其主体部分由传动轴带动缸体旋转，使均匀分布在缸体上的七个柱塞绕传动轴中心线转动，通过中心弹簧将柱塞组件中的滑鞋压在变量头（或斜盘）上，这样，柱塞随着缸体的旋转而作往复运动，完成吸油和压油动作，而运动部件的高频率的往复运动，柱塞表面和缸体相互摩擦，微小颗粒金属颗粒会造成柱塞和缸体损坏，据近几年对动力站柱塞泵的维修调查，发现此问题发生概率较大，因此应加强做好故障分析与排除。 柱塞泵结构图见图2。

2.3液压油受污染问题

（1）液压油过期。通常情况下，动力站所使用的液压油是清亮，半透明或者透明的液体。如果润滑油发生氧化，顏色会发生变化，会使得液压油乳化严重。另外，润滑油的透明度降低，说明润滑油的油质发生了变化。润滑油如果气味发酸，发臭，都说明已经变质。此外，油的粘度如果都能观察到明显变化（变稀、变稠），性状不均匀，都会造成润滑零部件效果不佳，使得都不应该再继续使用，润滑示意见图3。

（2）液压油在长期高温下使用而质变。

对于液压动力站来说，一般当液压油温度为50～80℃时，液压油的粘稠度、润滑性、耐磨性均处于最佳状态，工作效率最高。当液压油温度超过95℃时，液压动力站润滑效果下降，零部件磨损加剧，而且还严重威胁液压元器件的安全和寿命。

3 液压动力站预防常见故障的解决方法

3.1对于电机旋向的解决方法

主要采取将电源线的相序任意两项对调即可，可以人工简单将电源线两项线进行调换，但此方法操作步骤繁琐，而且安全性差，另一种方法是通过控制线路的改进，实现电机正反转自动换线，在电机控制线路中的主回路将设计出两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2.当接触器KM1的三对主触头接头接通时，三相电源的相序按U-V-W接入电机，当接触器KM1的三对主触头接头断开，接触器KM2的三对主触头接头接通时，三相电源的相序按U-W-V接入电机，电机就向相反方向转动，控制原理见图4

3.2对于吸油滤油器堵塞和柱塞泵损坏的解决方法

吸油滤油器堵塞和柱塞泵损坏的原因有是多方面，其主要原因是液压油中有杂质过多，原因一是柱塞泵高速往复运动摩擦产生金属颗粒，杂质长期沉淀至液压油箱底部，原因二是添加液压油时，盛具不清洁，造成杂质进入，还有动力站液压油箱密封胶垫老化，油箱上盖紧固和密封不严，造成灰尘和杂质进入液压油箱内，因此在液压动力站使用中应做好及时清理液压油箱和更换液压油、油箱密封胶垫等工作。

3.3液压油在高温下变质的解决方法

在新型动力设计中，设计一种便于散热的液压油箱，包括箱体，箱体的一端设置有用于液压油回流的回油管，箱体的另一端设置有用于液压油输出的出油管。箱体内设置有螺旋状换热管，螺旋状换热管的两端分别延伸至箱体外，螺旋状换热管的一端与输送泵的吸入口管道连接，螺旋状换热管的另一端与输送泵的输出口管道连接，输送泵通过电机驱动;连接到输送泵的输出口的管道连接设置有散热器，散热器外设置有冷却风扇。输送泵的吸入口处的管道上连接有散热器;螺旋状换热管盛放有液态的换热介质，液态的换热介质为清水或者盐水。此设计方法具有散热效果好、利于油品保持质量的优点。

4 结束语

综上所述，液压动力站在使用过程中具有设备复杂性强、维护难度大的特点。正常使用过程中，除了常见的温度控制、流量控制故障外，还有液位控制故障、调节阀故障等多种故障类型。结合自动化仪表的管理策略，笔者提出了自动诊断、监视模型分析以及远程监控调整等维护策略，希望可以帮助提升仪表自动化技术的控制管理水平，顺利实现工业生产目标。

参考文献

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