1320—UDBE绞车盘式刹车液压系统分析

李光銮

海洋钻井公司 山东省东营市 257000

摘要：钻井平台绞车型号为1320-UDBE，为NATIONAL OILWELL公司产品，投产于2000年，随着使用时间的增长，绞车液压系统出现了驻停不制动，安全钳打不开，系统压力无法建立，防碰不起作用等故障，绞车故障严重威胁着井下、人身及设备的安全，造成了严重的安全隐患；由于液压系统原理与国产绞车有所不同，资料少，无法得到有效解决，现场根据历年经验，分析绞车液压刹车系统原理，总结归纳故障现象、原因及解决方法，为后续故障诊断提供参考。

关键字：绞车；液压系统；刹车

1 引言

钻井平台绞车型号为1320-UDBE，为NATIONAL OILWELL公司产品，投产于2000年，使用已达20年，绞车为液压盘式刹车，盘式刹车制动力矩可调、动作灵敏、操作惯性小、控制方便，在现场得到了良好的应用。

2绞车刹车液压系统组成及基本原理

2.1液压系统基本结构

液压盘式刹车作为绞车的主要制动装置，是保证绞车乃至井下工作安全可靠的关键部件，1320-UDBE绞车盘式刹车装置主要由制动执行机构、液压源、控制系统组成。

2.2液压系统基本工作原理

液压系统为开式系统，液压泵为恒压变量泵^[1]。系统压力设定为1600psi，具体为系统压力达到设定压力1600psi后，蓄能器已蓄能，系统压力已建立，恒压变量泵斜盘角度自动变小，排量降低，液压泵以最小排量维持绞车盘刹液压系统压力，当刹车操作导致压力不足时，斜盘角度变大，排量增加，压力升高，达到设定压力后，斜盘角度自动变小，周而复始；另一气泵备用，压力不足1500psi时气泵自动启动，补充压力，达到1600psi时，气泵停止，平时主液压泵工作，只有系统压力不足时，气泵才会气动。

液压系统具体为：液压泵出口主油路油分四路，其中两路通过两气控液换向阀3，汇成一路，经液压管线进应急刹车按钮5，从应急刹车按钮5出，然后再直接通往安全钳；另外两路经过减压阀1减压至1200psi，然后经液压管线分别去减压阀10、11（刹把），经刹把出来再分别去工作钳，司钻通过控制刹把来控制工作钳的液压油压力，进而控制工作钳的制动力。

图1 盘式刹车液压原理示意图

2.3操作及其响应

操作刹车系统时，司钻房6块压力表的实时数据，能直观显示绞车液压系统工作情况，熟练掌握压力表的正常显示是判断故障的先决条件。根据原理图可知：

仅按下驻停按钮，安全钳压力表回零，即仅安全钳制动。

仅按下红色应急按钮，安全钳压力表回零，工作钳压力表为1200psi，即安全钳和工作钳同时参与制动。

仅操作刹把，船首尾侧工作钳压力从0到1200psi变化。红色应急按钮和驻停同时按下，安全压力表回零，工作钳压力表为零，即仅安全钳制动，工作钳不制动，工作钳制动被驻停解除，与国产钻机控制逻辑不一样。具体为：拍下红色紧急刹车按钮后，安全钳油回油箱，安全钳制动，同时，安全钳系统压力油经紧急刹车按钮换向，成为阀6、7的控制油，阀6、7换向，使工作钳系统压力油经梭阀直达工作钳，实现工作钳以系统压力1200psi制动；当再拍下驻停按钮后，气控液换向阀失去控制气，气控液换向阀在弹簧力作用下复位，至紧急刹车按钮的安全钳系统压力油经气控液换向阀流会油箱，泄压，即阀6、7的控制油也泄压，阀6、7在弹簧力作用下复位，工作钳系统压力油在阀6、7截止，工作钳无压力油，刹车打开，导致只安全钳起作用。

绞车液压盘式刹车电子防碰、机械防碰及重锤防碰，其作用机理与驻停相似，目的皆是断气控液换向阀3的气。具体不同为防碰是通过防碰气信号使继气器2动作，将来自驻停的气截止，同时将气控液换向阀3至继气器2管线中的气快速放掉，进而使安全钳失压，刹车。

压力psi 显示 操作	仅按驻停	仅按应急	按下驻停＋应急	仅按刹把
系统压力	1600	1600	1600	1600
船首工作钳系统压力	1200	1200	1200	1200
船尾工作钳系统压力	1200	1200	1200	1200
安全钳压力	0	0	0	1600
船首工作钳压力	0	1200	0	0~1200
船尾工作钳压力	0	1200	0	0~1200

表2 液压系统工作正常时，各表示数

3、结论

本文通过分析1320-UDBE绞车盘式刹车系统的液压原理，结合出现的故障现象和现场实际情况，得出：

1掌握绞车盘式刹车液压系统的基本原理和控制逻辑，是解决故障的关键。本文结合以往故障现象及现场实物，补充气控液阀和DRBC LAN阀技术资料，修正图纸，为今后故障分析排查，缩小故障范围，进而解决故障提供参考。

2 1320-UDBE刹车系统基本控制逻辑与国产钻机有一点不同，至为关键：即1320-UDBE绞车刹车系统，应急情况下只能按红色应急按钮才能保证所有钳子参与制动；应急按钮和驻停同时按下的情况下，只是安全钳起作用，不能提供最大制动力。

3 通过典型故障分析发现，系统故障原因主要为气路不干净引起的阀件堵卡。结合平台其他设备情况发现：故障多发生在平台干燥器坏和坞修设备长时间停用后，建议平台干燥器务必保持正常可靠运行，同时设备气动三联件务必有效，确保设备气路干净；同时建议坞修及其它情况导致设备长期停用时，务必按规定运转保养设备，避免阀件卡滞。

4、通过增加气控液换向阀、梭阀，实现绞车液压盘刹系统接通防碰信号后，工作钳和安全钳全部制动，达到本质安全。

5 液压系统故障排查时，管线必须保持清洁，拆解阀件做好标记，避免接错管线，使问题复杂化^[2]。

参考文献

1. 吴晓明 高殿荣.液压变量泵（马达）变量调节原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2012

2. 李新德.液压与气动维修工必读[M].北京：中国电力出版社，2016