中油海8-机械-任新温-TDS-11SA顶驱定位销和背钳液压故障

1、TDS-11SA顶驱定位销和背钳液压故障分析中油海8 任新温【摘要】：本文结合工作中遇到的顶驱定位销液压控制回路故障排查实例，对其液压控制回路进行了分析，最后进行总结，对顶驱液压控制系统提出故障排查的一点思路和维护保养注意事项。【关键字】：顶驱 定位销 背钳 液压顶驱是为满足钻井工程需要，研发出来的一项重要技术装备，因可以有效减少井下复杂时率、降低井控风险、避免钻井事故，能够满足许多深井、定向井、和复杂井的设备需求，已成为海洋钻井平台上的必备和关键设备之一。TDS-11SA顶驱主要由导轨、电机、齿轮箱、管子处理机、电控系统、液压控制系统等组成，其中液压控制系统是非常关键的组成部分，管子处理机的

2、所有动作需要液压系统驱动和控制，但液压系统控制回路复杂，在顶驱特殊的工作环境下，故障的排查显得十分困难，如果不能快速和及时的排除故障，将直接影响钻井工程的顺利进行，甚至造成工程复杂和事故。TDS-11SA顶驱定位销和背钳液缸是管子处理时最常用的执行机构，其液压控制回路也是相对容易出现故障的薄弱环节。作者曾遇到TDS-11SA顶驱在使用过程中，旋转头定位销自动打出，不能收回，卡住旋转头造成旋转头无法旋转的故障。下面结合这次故障排查过程实例，对定位销和背钳液缸控制回路进行分析。一、定位销和背钳的用途定位销和背钳又叫安全锁销和抓握器，主要是在处理钻具上卸螺纹时互锁定位，保证人身和设备安全。主要有3方

3、面的作用：1、锁定顶驱旋转头旋转和吊钳动作，保证施工安全；2、顶驱在随意高度上卸钻具时，需要背钳夹紧钻具才能工作；3、接钻具过程中，具有自动对中功能。二、定位销和背钳的操作旋扣时，手轮回零位，将DRILL/SPIN/TORQUE（钻进/旋扣/冲扣）开关置于旋扣SPIN位置。上扣时，钻具头和保护接头之间扣未带满之前，不要动作背钳，否则会损坏保护接头。冲扣时，将DRILL/SPIN/TORQUE（钻进/旋扣/冲扣）开关置于冲扣TORQUE位置。需要打背钳时，按紧背钳按扭不要松开。按下背钳按扭后到卡紧钻具会略有延迟。打背钳时，保持刹车在OFF状态，否则背钳不会动作。若按下背钳按扭较长时间后仍未卡紧，

4、松开背钳按扭然后重新按下，不要试图使旋转头旋转来让定位销销入。卸扣时，扭矩卸开后旋出时使用Stand Jump使顶驱上升，保护丝扣。背钳卡紧钻具的动作分为：1、定位销销入旋转头齿轮锁紧旋转头；2、背钳液缸将钳头顶出来夹紧钻具。三、定位销和背钳液压控制回路分析1、当定位销和背钳不动作时,定位销处于充压回缩状态,这时背钳也处于回缩状态,顶驱旋转头可以自由转动。其液压控制回路如下图所示。各测试点的压力：B5100PSI，C5=2000PSI，G5=1000PSI，CR=1000PSI，CP100PSI。2、按下背钳按钮，定位销伸出，插入大齿圈上的销孔,卡住大齿圈。如果定位销错过对应齿轮圈上的某一个销

5、孔，智能控制系统会给旋转头控制电路一个脉冲，使旋转头轻微间歇转动，直到销子进入定位孔。其液压控制回路如下图所示。各测试点的压力：B5迅速升至2000PSI，C5从400PSI逐渐升至2000PSI。3、当销子进入定位孔后，可控单向阀CV5打开，液流进入背钳液缸,控制液缸动作，夹紧钻具。其液压控制回路如下图所示。各测试点的压力：B5=2000PSI，C5=2000PSI，G5100PSI，CR100PSI，CP=2000PSI。四、故障排查实例1、故障现象TDS-11SA顶驱在使用过程中，旋转头定位销自动打出，不能收回，卡住旋转头造成旋转头无法旋转。2、故障排查分析初步判断：SV5三位四通换向阀

6、、A5单向节流阀、T-10A调压阀、背钳液压回路上其它功能阀的故障、液压系统回路上其他功能阀故障。故障排查：试验管子处理机其它动作，均正常，初步判断液压系统回路其它功能阀无故障。打背钳，背钳液缸有动作，初步判断背钳液压回路上其它功能阀无故障。现场更换射销密封后，故障未排除，判断不是射销密封的原因。不打备钳时，现场测试系统压力正常，B5、C5口压力为0，G5口压力为1000PSI， C5压力不正常，判断可能是A5单向节流阀堵塞故障。打备钳时，B5=2000PSI，判断SV5三位四通电磁阀无故障。拆掉定位销复位油管接头，启动顶驱，A5管线接头没有液压油流出，确定是A5单向节流阀堵塞故障。3、故障排

7、除拆掉单向节流阀，检查后发现确实堵塞不通。疏通单向节流阀A5，将单向节流阀及管线接头复位，运转顶驱，此时锁销复位，转动旋转头正常，试验背钳夹紧功能正常。测试各测压口压力正常，确定T-10A调压阀无故障。4、故障原因分析在更换射销密封、液压油滤芯或者液压油时混入的微小杂质，随液流正好堵塞在A5单向节流阀节流孔处（0.031）。A5堵塞后，压力油无法通过A5流入射销前腔，而射销后腔存在回油背压，将射销顶出锁住旋转头。五、总结1、TDS-11SA顶驱液压系统故障排查思路1）、首先要对顶驱液压系统有一个较为准确的总体认识，梳理清楚顶驱在正常工作状态下，各个回路的控制流程；2）、明确顶驱正常工作状态下，

8、各测试点在不同工况下的正常压力值；3）、针对某一个动作的异常现象，对相关液压控制回路上各功能阀是否存在故障做出逐步排查；4）、根据现场实际情况，如果有备件，更换可能存在故障的功能阀来解决问题。如果没有备件，寻求其它解决问题的办法。2、TDS-11SA顶驱液压系统维护注意事项1）、顶驱液压系统各个阀件在正常使用情况下，即正确的维护保养下，都有较长使用寿命，但不小心造成液压系统污染是非常致命的。因此液压系统的清洁和可靠的过滤是保证全系统各部件减少磨损失效的最有效措施，在更换滤清器时应该特别注意观察滤清器上的过滤产物，在规定的时间一定要更换液压油，必要时应该缩短滤清器的更换周期，甚至需要清洗液压系统；换油和加油过程中必须将油可靠过滤，整个操作过程必须保证清洁；液压系统管路在拆卸和安装过程中也必须保证管接头的清洁，防止进入杂质。2）、液压管汇发生泄漏时会导致与其连接的相邻通道执行机构的错误动作，这是比较容易判断的。发生在管线接头和阀块接头等处的渗漏油现象要及时恢复密封。3）、液压泵、控制阀组以及执行机构在长期的使用过程中，都会产生由于磨损而发生失效，在正常情况下，这种磨损是逐步发生而不断发展的。因此，失效是一个逐步发生和