申超 陈学辉 杨杰 邢波文 何磊
（胜利石油股份有限公司海洋钻井公司 东营 257000）
[摘要]本文以某自升式平台电动绞车及其配套的PS系列液压盘刹为例，对绞车盘刹安全钳抱死无法解除的故障原因进行分析,并给出了相应的排除方法和预防对策，有助于钻井现场工作人员对液压盘刹典型故障有更深入的了解。
[关键词] 钻井；绞车；盘刹；安全钳；抱死；故障分析
绞车盘刹作为钻井现场的关键装置，具有刹车效能稳定、灵敏度高、散热性能好、力矩大、操作劳动强度低等优点，可显著提高钻机作业能力与安全性，曾被誉为现代钻井装备的三大技术革新之一[1]。在钻井现场，一旦绞车液压盘刹装置发生故障，比如安全钳抱死无法解除，将影响整个钻机的安全运行，造成生产停待，严重时甚至可能导致井下异常问题的发生或引发生产安全事故。分析盘刹装置的典型异常故障，吸取现场管理教训，制定预防措施，对保障装置的可靠运行至关重要，可进一步提升生产现场的设备保障能力[2]。
1 该平台绞车及其配套的PS系列液压盘刹参数简介
本文以某自升式平台电动绞车及其配套的PS系列液压盘刹为例，该平台配置HJC70DB电动绞车，额定输入功率1470KW，最大钻井深度7000m,绞车装配PSZ75液压盘刹，刹车盘径1650mm，额定工作压力8MPa,安全钳单边最大制动正压力90 kN，刹车块最大工作间隙1 mm，刹车块允许最小工作厚度12 mm。其盘刹系统气液原理简图如下图1所示[3]。
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图 1 盘刹系统气液原理简图
1、油箱 2、安全阀 3、电机 4、油泵 5、精滤油器 6、单向阀 7、蓄能器8、压力表 9、刹车阀
10、气控换向气阀 11、紧急按钮阀 12、气控换向阀13、驻车刹车阀 14、液控换向阀 15、冷却器
2 液压盘刹安全钳抱死无法解除故障现象及原因分析
2.1盘刹安全钳抱死无法解除故障现象描述
液压盘刹安全钳抱死无法解除故障是指在盘刹液压源工作情况下，操作人员在恢复解除紧急刹车和驻车制动后，需要进行绞车上下起放时，安全钳仍然抱死无法解除松开，导致绞车无法正常工作。由于造成故障的原因不同，其主要的表征现象有：①安全钳油压指示正常（图1压力表8.5），但安全钳无法打开；②安全钳油压显示为零，安全钳无法打开，有时伴有操作防碰释放阀或余气释放阀无余气排出。
2.2盘刹安全钳抱死无法解除故障原因分析
（1）安全钳抱死无法解除时，若安全钳油压（图1压力表8.5）指示正常，表明盘刹液压源至安全钳油路通畅，即排除了自动刹车（防碰刹车）气电控制回路及液压泵至安全钳的其它阀件、管线及接头的原因，故障发生在安全钳本身或压力表至安全钳的部分管路与接头，并且多为机械故障，产生的原因通常有：安全钳刹车间隙调整的过小、安全钳活塞或密封损坏造成内泄或汇漏、安全钳本体上与管线连接的快接接头损坏或虚接。此故障一般发生在检修安全钳之后或安全钳老化严重时，发生频率较低。
（2）安全钳抱死无法解除时，安全钳油压（图1压力表8.5）显示为零，这是比较常见的安全钳抱死故障，产生故障的原因较多，在确定安全钳刹车间隙调整正常、安全钳钳体性能完好的情况下，引发故障的原因有：①主油路故障，即油泵吸入管线堵塞、主油泵异常、溢流阀损坏、主油路管线泄漏、快接接头虚接或损坏、驻车制动阀旋钮或阀芯卡阻；②盘刹自动刹车（防碰刹车）控制气路故障，见该平台盘刹系统自动刹车（防碰刹车）原理简图图2，造成故障的原因可能有：主气源异常、气管线泄漏、气压不足、机械防碰触发无法复位（机械防碰阀损坏）、过卷防碰触发无法复位（过卷阀损坏）、电子防碰触发无法复位（电磁阀损坏或卡阻，电子防碰设置不正确）、梭阀损坏、防碰释放阀损坏、10.1或12.1气控换向阀损坏或卡阻、11.1紧急制动阀损坏。
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图 2 盘刹系统自动刹车（防碰刹车）原理简图[4]
3 安全钳抱死无法解除故障排除方法
由上述故障原因分析可知，安全钳油压表（图1压力表8.5）显示数值是故障判断的一个关键点，因此当故障发生时，首先应检查压力表8.5的读数，如压力值正常，则重点排查安全钳本体是否异常；若压力值为0，则应检查主油路或防碰刹车气控回路是否异常，首先可通过检查油位、听主油泵的声音、读取压力表8.1的数值、检查管线有无泄漏来排除是否是油泵和溢流阀的故障，若系统压力正常，无液压油渗漏则可将排除重点转移至防碰刹车回路。在排除防碰刹车回路时，可通过逐个阀件短接排除的方式，即可从主气源引管线直接连至12.1气控阀，若直接供气12.1气控阀正常，则说明故障点在12.1气控阀之前，以此一步一步来排除；也可以单独的将一个阀件用连通的短接管线来代替，如直接将10.1气控阀的进出管线用接头短接连通，以此来判断10.1阀的好坏，由于气控管线多使用8mm或10mmPUA管线，只需用一个双母接头对节就可，操作起来很便捷；电磁换向阀可通过手动方式触发来判断。在井下有复杂情况，急需上提或下放绞车时，可直接从主气源引气管线至12.1气控阀应急，此时驻车制动仍然可用。
4 安全钳抱死无法解除故障的预防措施
因气源不洁净、压缩空气含水量高、阀件安装环境潮湿或环境低温等导致气控阀阀芯卡阻，因油液不洁净、阀件老化导致液控阀卡阻或损坏是造成液压盘刹安全钳抱死无法解除故障的主要诱因。为减少故障的发生，在钻井现场，对盘刹系统的日常管理应着重注意如下项点：①定时清理压缩机的空气滤芯，确保气源洁净；②使用好压缩空气干燥器，确保压缩空气干燥；③可在气控系统适当位置加装油雾气；④做好气控管线及相应阀件的防冻保护，防范低温情况下阀芯因压缩气含水冻卡；⑤根据手册要求定期更换液压油及其滤芯；⑥及时更换日常巡检发现渗漏位置的密封或管线及接头；⑦定期检验压力表，确保压力表工作可靠，以便于处理故障时快速判断原因；⑧严格根据手册要求定期更换相应的易损件如安全钳密封与蝶簧等；⑨时常检查防碰刹车气控回路管线有无老化或破损、定期检查过卷阀、电子防碰电磁阀、机械防碰阀的性能。
◆参考文献
[1]王军和，刘卫平.液压盘式刹车装置使用及维护保养.科技资讯.2012，14，96-96.
[2]何建春，冉建，刘洋.钻机液压盘刹装置管理优化.设备管理与维修.2019，02D07
[3]任丘市博科机电新技术有限公司.液压盘式刹车装置使用操作维护手册.
[4]高原石油装备有限责任公司. HYZJ70/4500DB钻机气电原理图.