頂驅(qū)液壓系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)

1、頂驅(qū)液壓系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)一、液壓系統(tǒng)原理介紹在頂驅(qū)工作過(guò)程中，液壓系統(tǒng)起著十分重要的作用，如平衡頂驅(qū)主體重量、在上扣和卸扣時(shí)夾緊鉆桿以及用于主電機(jī)輔助剎車等等。從液壓系統(tǒng)的控制方式來(lái)看，頂驅(qū)液壓系統(tǒng)為一開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，根據(jù)該系統(tǒng)在頂驅(qū)上實(shí)現(xiàn)的功能不同可將其分為七個(gè)部分，分別為液壓站、平衡系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、防噴器、背鉗、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力頭和吊環(huán)傾斜系統(tǒng)（在此不將潤(rùn)滑系統(tǒng)包括在內(nèi)）。用于各部分控制的換向閥集成于同一閥塊上，除平衡系統(tǒng)的模式選擇閥是手動(dòng)控制外，其他換向閥全部由電氣控制，操作起來(lái)方便快捷。同時(shí)，在吊環(huán)傾斜系統(tǒng)中采用同步馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)兩吊環(huán)傾斜油缸運(yùn)行的同步，用一電磁換向閥來(lái)補(bǔ)償兩油缸工作時(shí)的同步誤差。系統(tǒng)額

2、定壓力為16Mpa,額定流量為40L/min。以下分別對(duì)各個(gè)部分的功能和操作方法作簡(jiǎn)單介紹：1. 液壓站：該液壓站油箱容量為130L，油箱上集成有電加熱器、液位液溫計(jì)、液位傳感器、溫度傳感器以及過(guò)濾器等液壓輔件。在結(jié)構(gòu)布局上將冷卻系統(tǒng)置于油箱上方，驅(qū)動(dòng)電機(jī)倒置從而將電機(jī)、冷卻器和油箱呈豎直方向連成一體，使液壓站外觀緊湊、整齊。驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為7.5KW，轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)/min，開(kāi)啟后帶動(dòng)兩臺(tái)泵同時(shí)工作，一臺(tái)泵是定量泵用于潤(rùn)滑系統(tǒng)，額定流量為23L/min；另一臺(tái)是變量泵用于液壓系統(tǒng)，額定流量為40L/min。在啟動(dòng)電機(jī)前應(yīng)確定變量泵中已經(jīng)注滿了液壓油，以免損壞油泵，系統(tǒng)工作前應(yīng)點(diǎn)動(dòng)電機(jī)來(lái)檢查其

3、轉(zhuǎn)向是否與油泵要求方向一致。在液壓泵運(yùn)行過(guò)程如有異常噪聲，則說(shuō)明系統(tǒng)中有空氣，應(yīng)檢查系統(tǒng)是否有泄漏，同時(shí)，在系統(tǒng)工作過(guò)程中應(yīng)保證油箱中油位在最低液位以上以免油泵吸入空氣。如下圖所示：在電機(jī)正常啟動(dòng)后，如電磁換向閥18.1的電磁鐵c01不得電，則液壓泵處于泄荷狀態(tài)，油泵出口油液在很低壓力下流回油箱，當(dāng)電磁鐵c01得電時(shí)系統(tǒng)中壓力才會(huì)升高，壓力大小由壓力傳感器21.1測(cè)得，系統(tǒng)的最高壓力為插裝式溢流閥19的彈簧調(diào)定值。潤(rùn)滑系統(tǒng)也由液壓站提供動(dòng)力，其供油壓力由溢流閥13調(diào)定。從定量泵流出的油液帶動(dòng)液壓馬達(dá)12轉(zhuǎn)動(dòng)，再由液壓馬達(dá)12帶動(dòng)液壓泵10從潤(rùn)滑油箱吸油，經(jīng)過(guò)濾和冷卻后送至各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，潤(rùn)滑油和液

4、壓系統(tǒng)用油由同一冷卻器8冷卻，潤(rùn)滑油壓力可通過(guò)壓力傳感器6.2測(cè)得。當(dāng)潤(rùn)滑油不需要冷卻時(shí)可由三通球閥11.2切斷至冷卻器的潤(rùn)滑油路，而系統(tǒng)中的液壓油卻是隨電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而一直處于冷卻狀態(tài)。在潤(rùn)滑油油液不足時(shí)，可通過(guò)三通球閥11.1向頂驅(qū)本體上的潤(rùn)滑油箱中加油，直到在潤(rùn)滑油供給充分時(shí)油箱中液位仍保持在適當(dāng)位置時(shí)為止。2. 平衡系統(tǒng)：如原理圖所示，當(dāng)模式選擇閥27處于左位時(shí)，兩平衡油缸兩腔相通呈差動(dòng)油缸，活塞桿快速伸出，這時(shí)可將平衡油缸上兩耳環(huán)掛在大鉤上，實(shí)現(xiàn)rig-up工況。然后將模式選擇閥27調(diào)至中位為run工況，則兩平衡油缸有桿腔進(jìn)油，無(wú)桿腔通油箱，活塞桿縮回，兩油缸將頂驅(qū)提升使提環(huán)與大鉤脫開(kāi)。

5、在rig-up和run兩工況下，進(jìn)入油缸的油液最大壓力均由減壓溢流閥24調(diào)節(jié)：當(dāng)電磁換向閥18.2的電磁鐵c02不得電時(shí)，壓力為減壓溢流閥24的彈簧調(diào)定壓力，如果需要更高壓力，可使電磁鐵c02得電，則壓力為減壓溢流閥24彈簧調(diào)定壓力和溢流閥25彈簧調(diào)定壓力之和，這時(shí)模式選擇閥27處于中位可實(shí)現(xiàn)彈跳功能，以提起更多重量。平衡系統(tǒng)蓄能器30在以上兩工況下一直處于充壓狀態(tài),用于保持油壓穩(wěn)定和補(bǔ)充泄漏。若將模式選擇閥27調(diào)至右位，即處于shut-off工況，則蓄能器釋壓，此時(shí)因頂驅(qū)重量全部由大鉤承擔(dān)，所以平衡油缸兩腔均為低壓。在兩油缸有桿腔設(shè)有溢流閥28.1用于限制其最高壓力，以免在油缸無(wú)桿腔回油不通

6、時(shí)有桿腔產(chǎn)生高壓，其壓力可在測(cè)壓接頭22.2處測(cè)得，而溢流閥25的調(diào)定壓力可在測(cè)壓接頭22.3處測(cè)得。3. 剎車系統(tǒng)：如圖所示，系統(tǒng)由兩個(gè)常閉式液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主電機(jī)的剎車，制動(dòng)和松開(kāi)由電磁換向閥18.3控制，主電機(jī)正常工作時(shí)電磁換向閥18.3的電磁鐵c03不得電，即剎車油缸松開(kāi)，在電磁鐵c03得電時(shí)剎車。使剎車油缸松開(kāi)的油液壓力由減壓閥31.1調(diào)節(jié)，大小為減壓閥31.1的彈簧調(diào)定值，可通過(guò)壓力傳感器21.2或測(cè)壓接頭 22.4測(cè)得壓力值。4. 防噴器：當(dāng)電磁換向閥18.4的電磁鐵c06不得電時(shí)，防噴器處于開(kāi)啟狀態(tài)，延時(shí)蓄能器34泄壓，防噴器無(wú)桿腔一直維持高壓，壓力大小為減壓閥31.2的彈簧調(diào)定

7、值。如電磁鐵c06得電，則防噴器關(guān)閉，延時(shí)蓄能器34充壓。當(dāng)需要開(kāi)啟防噴器時(shí)，使電磁鐵c06失電，由于邏輯閥33的作用，此時(shí)防噴器油缸變?yōu)椴顒?dòng)缸，又因?yàn)闇p壓閥31.2的彈簧腔通有壓力油，所以防噴器不但可以迅速開(kāi)啟，而且在較高壓力下動(dòng)作。減壓閥31.2彈簧腔的壓力油是由延時(shí)蓄能器34提供的，因單向節(jié)流閥節(jié)流孔的作用，蓄能器里的油液壓力會(huì)延遲一定時(shí)間才會(huì)下降到大氣壓力，所以防噴器油缸無(wú)桿腔壓力也會(huì)延遲相同時(shí)間才下降到減壓閥31.2的彈簧調(diào)定值,系統(tǒng)壓力可在測(cè)壓點(diǎn)22.7處測(cè)得。其原理圖如下所示；5. 背鉗：背鉗的夾緊和松開(kāi)由電磁換向閥36.1控制，需夾緊時(shí)換向閥的電磁鐵c05得電，松開(kāi)時(shí)則使電磁鐵

8、c04得電。系統(tǒng)中帶有平衡閥，只有在電磁鐵c04得電建立起一定壓力后背鉗才會(huì)松開(kāi)。原理圖如下所示；6. 旋轉(zhuǎn)動(dòng)力頭：如圖所示，通過(guò)使電磁換向閥36.2的電磁鐵c07或c08得電來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)頭的左旋或右旋。系統(tǒng)壓力可通過(guò)測(cè)壓點(diǎn)22.9測(cè)得，而由于減壓閥31.3的出口壓力通過(guò)節(jié)流孔后引入彈簧腔，從而使得節(jié)流孔兩端壓差保持不變，始終等于減壓閥31.3的彈簧調(diào)定值，因此保證了進(jìn)入旋轉(zhuǎn)頭馬達(dá)39的油液流量不受馬達(dá)負(fù)載變化影響。在馬達(dá)39的兩油口分別設(shè)有溢流閥28.2和28.3，一方面限制了馬達(dá)入口的最高壓力，另一方面作為馬達(dá)出口的背壓閥，限制了由于慣性旋轉(zhuǎn)引起的出口壓力的升高，使得馬達(dá)換向時(shí)能首先快速停止

9、。7. 吊環(huán)傾斜系統(tǒng)：該系統(tǒng)使用同步馬達(dá)41來(lái)使兩傾斜油缸工作時(shí)同步，同時(shí)用電磁換向閥36.3來(lái)補(bǔ)償同步誤差。吊環(huán)的前傾與后傾由電磁換向閥40來(lái)控制，電磁鐵c10得電時(shí)，兩油缸活塞桿伸出，吊環(huán)前傾，如果油缸43.1動(dòng)作慢于油缸43.2，則讓電磁鐵c12得電來(lái)補(bǔ)償誤差使兩缸同步；同理，如果油缸43.1的動(dòng)作快于油缸43.2，則讓電磁鐵c11得電。吊環(huán)后傾時(shí)補(bǔ)償方式正好相反，如果油缸43.1慢于油缸43.2則使c11得電，快時(shí)則使c12得電。系統(tǒng)中設(shè)有四個(gè)平衡閥和四個(gè)液控單向閥，當(dāng)電磁換向閥40和36.3的電磁鐵都不得電時(shí)，兩傾斜油缸可停止于某一位置，這時(shí)若電磁換向閥18.5的電磁鐵c13得電，則

10、吊環(huán)處于懸浮狀態(tài)，可因自重可回到初始位置。其原理圖如下所示；在啟動(dòng)液壓站電機(jī)前應(yīng)先給三個(gè)蓄能器充壓，充氮壓力分別為：系統(tǒng)蓄能器5.5MPa，平衡系統(tǒng)蓄能器6MPa，延時(shí)蓄能器5.5MPa。在頂驅(qū)鉆進(jìn)過(guò)程中，主電機(jī)剎車油缸可以靠系統(tǒng)蓄能器壓力使其松開(kāi)，則可使電磁換向閥18.1的電磁鐵c01不得電而讓液壓泵處于低壓泄荷狀態(tài)；而在需完成上、卸扣以及移動(dòng)吊卡等工序時(shí)應(yīng)使電磁鐵c01得電，由液壓泵供給所需油液。頂驅(qū)液壓系統(tǒng)原理如圖所示；二、液壓系統(tǒng)故障診斷液壓系統(tǒng)投入使用前應(yīng)確保已經(jīng)調(diào)試完成，并且各項(xiàng)功能都達(dá)到要求。為方便在液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能快速查出問(wèn)題所在，在此分別對(duì)以上各部分可能出現(xiàn)的故障作分析，

11、并提供相應(yīng)的處理辦法。1. 液壓站：如原理圖所示，變量泵向平衡油缸、剎車油缸、防噴器油缸、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力頭馬達(dá)以及吊環(huán)傾斜油缸提供液壓動(dòng)力，最高供油壓力由插裝式溢流閥19的設(shè)定為16MPa，可在測(cè)壓點(diǎn)22.1處測(cè)量；定量泵向潤(rùn)滑油馬達(dá)12提供液壓動(dòng)力，最高壓力由溢流閥13調(diào)定為0.7MPa，在測(cè)壓點(diǎn)22.5處測(cè)量；油泵10由馬達(dá)12帶動(dòng)從齒輪箱吸油，然后送到各潤(rùn)滑點(diǎn)，潤(rùn)滑油壓力可在測(cè)壓點(diǎn)22.6處測(cè)量。液壓站故障診斷表故 障原 因措 施液壓系統(tǒng)過(guò)熱安全閥設(shè)定值過(guò)高測(cè)量壓力并調(diào)節(jié)安全閥平衡模式閥在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)檢查系統(tǒng)壓力蓄能器未充壓檢查系統(tǒng)壓力液壓元件不動(dòng)作系統(tǒng)壓力低檢查泵、馬達(dá)和安全閥，檢查接頭

12、和管線處是否有泄漏液壓泵不工作更換泵接頭損壞更換接頭潤(rùn)滑泵不工作更換潤(rùn)滑泵潤(rùn)滑油壓力升高更換管路過(guò)濾器9油箱液位低補(bǔ)充油液2. 平衡系統(tǒng)：如原理圖所示，預(yù)充6MPa的蓄能器30和單向閥26.1使液壓系統(tǒng)保持壓力狀態(tài)。由手動(dòng)換向閥27來(lái)設(shè)定平衡機(jī)構(gòu)的三個(gè)模式，即安裝（rig-up）、運(yùn)行(run)和關(guān)閉(shut-off)。在安裝模式下，兩油缸伸出以方便掛在大鉤耳環(huán)上；運(yùn)行模式下，兩油缸將頂驅(qū)提離與大鉤接觸點(diǎn)，頂驅(qū)重量由油缸承擔(dān)，在測(cè)壓點(diǎn)22.2處測(cè)得的壓力值應(yīng)為11MPa。彈跳功能由電磁換向閥18.2控制，在平衡機(jī)構(gòu)處于運(yùn)行模式時(shí)，打開(kāi)彈跳功能可使壓力增加2MPa，以將頂驅(qū)和鉆柱提離大鉤，增加

13、壓力的大小在測(cè)壓點(diǎn)22.3處測(cè)量。故 障原 因措 施平衡機(jī)構(gòu)不工作油缸損壞，密封泄漏檢查油缸，修理或更換密封無(wú)壓力測(cè)試壓力，調(diào)節(jié)減壓閥24電磁閥18.2不動(dòng)作檢查電氣和液壓功能，按要求更換或修理減壓閥24不動(dòng)作更換閥門(mén)安全閥不動(dòng)作更換閥門(mén)蓄能器壓力低充壓彈跳功能不實(shí)現(xiàn)同上同上平衡系統(tǒng)故障診斷表3. 剎車系統(tǒng)：系統(tǒng)供油使剎車油缸處于常開(kāi)狀態(tài)，其供油壓力由減壓閥31.1調(diào)節(jié)為9MPa，在測(cè)壓點(diǎn)22.4處測(cè)量。剎車系統(tǒng)故障故障診斷表故障原因措施剎車不能松開(kāi)液壓不足或不能穩(wěn)定在9MPa調(diào)節(jié)減壓閥31.1或更換剎車未完全松開(kāi)機(jī)械故障機(jī)械維修剎車不能夾緊或打滑換向閥18.3閥芯卡住更換閥剎瓦上有液壓油檢查

14、是否泄漏，修理剎車動(dòng)作遲緩液壓油雜質(zhì)過(guò)多更換液壓油換向閥18.3故障更換該閥4. 防噴器系統(tǒng)：在電磁換向閥18.4的電磁鐵c06不得電的情況下，防噴器處于開(kāi)啟狀態(tài)，在測(cè)壓點(diǎn)22.7處可測(cè)得供油壓力為4MPa，這個(gè)壓力大小是由減壓閥31.2調(diào)定的。當(dāng)電磁鐵c06得電時(shí)，防噴器關(guān)閉，此時(shí)在測(cè)壓點(diǎn)22.7處測(cè)得的壓力值應(yīng)為14MPa，在測(cè)壓點(diǎn)22.8處測(cè)得的壓力值應(yīng)為10MPa；若接著防噴器開(kāi)啟，即電磁鐵c06又?jǐn)嚯?，則測(cè)壓點(diǎn)22.7處測(cè)得的壓力應(yīng)在延遲一定時(shí)間后又回到4MPa。防噴器液壓系統(tǒng)故障診斷表故障原因措施安全閥泄漏內(nèi)部元件磨損檢查墊圈或磨損零件，修理或更換執(zhí)行機(jī)構(gòu)不正常工作檢查機(jī)械部分，檢

15、查減壓閥液缸不動(dòng)作減壓閥阻塞測(cè)試壓力，調(diào)節(jié)或更換減壓閥蓄能器未充壓測(cè)試壓力并按要求充壓系統(tǒng)無(wú)壓力檢查液壓系統(tǒng)5. 背鉗：因用于背鉗夾緊不油液未經(jīng)過(guò)減壓，故可以在測(cè)壓點(diǎn)22.1處測(cè)得背鉗夾緊時(shí)的壓力，平衡閥37.1用于在夾緊時(shí)保壓。背鉗液壓故障診斷表故障原因措施背鉗不能夾緊系統(tǒng)無(wú)壓力檢查液壓系統(tǒng)油缸故障檢查油缸，更換或修理背鉗不能松開(kāi)系統(tǒng)無(wú)壓力檢查液壓系統(tǒng)平衡閥閥芯卡住更換閥門(mén)6. 動(dòng)力旋轉(zhuǎn)頭馬達(dá)：動(dòng)力旋轉(zhuǎn)頭的左旋和右旋由電磁換向閥36.2控制，工作壓力由減壓閥31.3調(diào)節(jié)，可在測(cè)壓點(diǎn)22.9處測(cè)量壓力值。兩溢流閥28.2和28.3的設(shè)定值為16MPa，馬達(dá)運(yùn)行過(guò)程中，在測(cè)壓點(diǎn)22.9處測(cè)得的壓力值不能大于此值。動(dòng)力旋轉(zhuǎn)頭馬達(dá)液壓故障診斷表故障原因措施旋轉(zhuǎn)頭不轉(zhuǎn)動(dòng)電磁閥36.2或安全閥卡住檢查、修理或更換閥門(mén)電磁閥36.2未通電檢查電路接頭和電磁閥液壓馬達(dá)磨損或齒輪破損更換馬達(dá)機(jī)械故障檢查和維修換向閥不能換向檢查左、右壓力，更換該閥節(jié)流閥堵塞清洗或更換該閥旋轉(zhuǎn)頭不轉(zhuǎn)動(dòng)液壓管線破損更換管線旋轉(zhuǎn)頭不能回位換向閥卡住測(cè)試壓力并檢查換向閥控制系統(tǒng)故障檢查控制系統(tǒng)7. 吊環(huán)傾斜系統(tǒng)：如原理圖所示，吊環(huán)的前傾和后傾由電磁換向閥40控制，并由