司鑽培訓液壓控制系統教材
一、概述
1.液壓傳動的優缺點
液壓傳動與控制是以液體（油、高水基液壓油、合成液體）作為介質來實現各種機械量的輸出（力、位移或速度等）的。它與單純的機械傳動、電氣傳動相比，具有以下優點：
（1） 單位功率的重量輕、結構尺寸小。
（2） 反應速度快。
（3） 大範圍內實現無級調速，而且調速效能好，調速範圍可達200-250。
（4） 能傳遞較大的力或轉矩。傳遞較大的力或轉矩是液壓傳動的突出優點。
（5） 易實現功率放大。
（6） 操縱、控制調節比較方便、省力，易實現自動化。尤其和電氣控制結合起來，能實現複雜的順序動作和遠端控制。
（7） 液壓系統易於實現過載保護。由於用油作為傳動介質，故能自動潤滑，元件使用壽命較長。
（8） 液壓元件已標準化、系列化和通用化，便於設計和選用。
液壓傳動與控制目前尚有一些缺點：
（1）有一定的洩漏現象，使容積效率降低，不易實現定比傳動，而且會汙染環境。
（2）油液在流動中產生一定的阻力損失。在高壓高速下會使油溫公升高，影響油的粘性和元件的壽命。
（3）液壓元件的製造精度要求高，使用維護比較嚴格。
（4）液壓系統的故障原因有時不易查明。
2. 液壓系統的基本組成
乙個最簡單的液壓傳動系統必須由下列幾部分組成：fs
v其中f代表力，s代表行程，v代表速度。
控制閥主要包括方向控制閥、流量控制閥、壓力控制閥。
方向控制閥的種類主要有換向閥、單向閥、液控單向閥等。方向控制閥用於控制進入迴路的油流的通斷及改變流向。
流量控制閥的種類主要有節流閥、調速閥、分流集流閥等。流量控制閥用於控制液壓執行元件的運動速度。
壓力控制閥的種類主要有溢流閥、順序閥、減壓閥、壓力繼電器等。壓力控制閥使系統能夠實現穩壓、減壓、調壓、保壓、增壓或利用壓力變化實現執行機構順序動作。
3. 液壓技術在鑽機上的應用
由於液壓技術擁有的諸多優點，特別是能傳遞較大的力或轉矩這一顯著優點，近幾年來，液壓技術在鑽機上得到了廣泛的應用。主要體現在：
鑽台液壓機具的應用。鑽桿動力鉗、液壓小絞車、液壓貓頭、套管扶正臺、井口吊裝裝置、提公升機均採用液壓控制。
液控盤式剎車裝置的應用。液控盤式剎車裝置以其剎車力矩容量大，制動效能穩定、耐熱衰退效能好，制動靈敏、操作省力、更換維修方便、結構緊湊等一系列優點已成為鑽機新技術的標誌之一，正逐步取代原來的帶式剎車。
全液壓鑽機的逐步推廣應用。液壓鑽機的絞車、轉盤、頂驅、泥漿幫浦及鑽桿排放裝置均採用液壓控制。
二、鑽機上的典型液壓控制系統
1 鑽台機具液壓控制系統
1.1功能簡介
機具液壓控制系統為鑽桿動力鉗（套管動力鉗）、液壓貓頭、液壓小絞車、井架緩衝裝置提供液壓動力。其中左、右液壓貓頭採用防爆電液換向閥控制，可在司鑽房內實現上、卸扣動作。鑽桿動力鉗（套管動力鉗）、液壓小絞車的壓力油通斷也在司鑽房內進行控制。
井架緩衝裝置、液壓小絞車、鑽桿動力鉗（套管動力鉗）均採用手動控制，緩衝裝置的手動換向閥安裝在司鑽偏房的液壓站閥塊上，液壓小絞車的手動換向閥安裝在鑽台面上便於操作的地方，鑽桿動力鉗（套管動力鉗）自身帶有手動換向閥。
1.2 主要技術引數
隔爆電機： 功率 37kw 轉速 1000 r/min
軸向柱塞幫浦： 排量 160 ml/r
額定工作壓力：16 .6 mpa
額定工作流量：120 l/min
工作介質：夏季用hm-68抗磨液壓油，冬季用hv-32低溫抗磨液壓油
液壓系統清潔度：nas1638，9級
1.3 工作原理
液壓原理參見圖〈一〉。
系統工作壓力為16.6mpa,由電磁溢流閥（5.1）設定。
在設定壓力時，電磁溢流閥（5.1）的電磁鐵yv1必須得電。將並緊螺母鬆開，用內六角扳手順時針旋轉電磁溢流閥（5.
1）壓力調節螺釘，觀察系統壓力表（18.1）讀數，直至16.6mpa為止。
系統的流量為120l/min,可通過調節軸向柱塞幫浦上的手動旋鈕進行設定，順時針調節為減小幫浦的排量，逆時針調節為增大幫浦的排量。手動調節幫浦的調節螺桿，刻度盤指標在7-8之間為宜。然後旋動鎖緊螺母將調節螺桿鎖緊，防止鬆動。
起、放井架：在起井架之前，將系統壓力設定到10mpa,操作手動換向閥（7.1）,檢查各管路連線處是否有洩漏現象，緩衝油缸伸縮是否自如。
如一切正常，將系統壓力設定到3.5mpa, 操作手動換向閥（7.1）,將緩衝油缸伸出，待井架接觸到緩衝油缸後，緩慢逆時針調節電磁溢流閥（5.
1）旋鈕，將系統壓力降低，直至井架能夠緩慢移動為止，此時系統壓力約為3mpa。注意，在井架接觸到緩衝油缸後，嚴禁操作手動換向閥（7.1）進行換向，否則井架將受到損傷。
在放井架時，將系統壓力設定到8mpa，緩慢操作手動換向閥（7.1），將井架平穩頂出。
在起、放井架時，電磁溢流閥（5.1）的電磁鐵yv1必須得電。
左、右液壓貓頭操作：操作司鑽房內的電動按鈕，分別使電磁鐵yv4、yv6得電，實現左、右液壓貓頭的上、卸扣動作。如電磁鐵yv5、yv7得電，左、右液壓貓頭活塞桿退回。
左、右液壓貓頭的上卸扣壓力可在司鑽房內顯示屏上顯示。
鑽桿動力鉗（套管動力鉗）操作：操作司鑽房內的電動按鈕，使電磁鐵yv2得電或失電，從而控制鑽桿動力鉗（套管動力鉗）壓力油的通、斷。然後操作鑽桿動力鉗（套管動力鉗）上的手動換向閥，實現鑽桿動力鉗（套管動力鉗）的正、反轉。
液壓小絞車操作：操作司鑽房內的電動按鈕，使電磁鐵yv3得電或失電，從而控制液壓小絞車壓力油的通、斷。然後操作液壓小絞車附近的手動換向閥，
實現液壓小絞車的正、反轉。
司鑽房內的電動按鈕在機具使用完後應使其處於「零」位。
如外界環境溫度較低，可啟動機具幫浦，使幫浦在空負載的情況下迴圈，以提高油箱內油液的溫度。
圖〈一〉 機具液壓控制系統原理
1.4 注意事項
在接通液壓站電源之前，應做以下工作：
（1）加入液壓油時應用20μ過濾器過濾液壓油，保證油液乾淨。
（2）檢查各油管及相關連線是否符合圖紙要求，接頭螺母連線是否緊固，無鬆動。
（3）檢查油箱液溫計上顯示的油位是否合符要求。
（4）用手搬動軸向柱塞幫浦與電機之間的聯軸器，應旋**如，無卡死現象。
（5）為了延長軸向柱塞幫浦的使用壽命，減小能量的消耗，在啟動、停止液壓幫浦之前或用柱塞幫浦進行油液迴圈時，應確保電磁溢流閥（5.1）的電磁鐵yv1為失電狀態。
（6）液壓油在連續使用後如發現變色有沉澱時，應更換液壓油，並清洗油箱後加入新油。
（7）幫浦站油箱及幫浦、閥均不能被陽光直接照射，保證液壓油溫度最高不超過70 ℃，最低不低於15℃，以延長液壓油的使用壽命。
1.5 維護與保養
（1）液壓管線接頭漏油，檢查接頭螺母是否擰緊，接頭密封件是否老化，如老化應更換密封件。
（2）液壓管線壓合處漏油，應更換液壓管線。
（3） 液壓幫浦壓力油出口處壓力表不顯示壓力值，首先檢查油箱內是否有液壓油，溢流閥的閥芯是否卡死，然後再檢查液壓幫浦出口處是否有壓力油壓出，如無壓力油壓出，檢查液壓幫浦吸油口管路是否有接頭螺母鬆動，如仍無問題，則需更換液壓幫浦。
（4）防爆電液換向閥不動作，而壓力表有壓力顯示，首先檢查電磁鐵是否有吸合力量，如無問題則拆換向閥閥體進行清洗，並手動換向觀察閥芯是否動作。如閥芯不動作，則需更換電磁閥並對閥進行維修。
（5）幫浦的排量較小，檢查幫浦的刻度盤指標是否在7-8之間，再檢查過濾器是否已過髒將過濾器堵塞。如過濾器堵塞，更換過濾器濾芯。
1.6 常用鑽台液壓機具介紹
1.6.1 鑽桿動力鉗（zq203-125）
1.6.1.1作業範圍
（1）起下鑽作業
在扭矩不超過125kn.m的範圍內上卸鑽桿接頭絲扣。
（2）正常鑽進時卸方鑽桿接頭。
（3）上卸8″鑽鋌。
（4）甩鑽桿
甩鑽桿時，調節吊桿的螺旋杆，使鉗頭和小鼠洞傾斜方向基本一致。調節移送氣缸方向，使鉗頭對準小鼠洞後即可進行甩鑽桿。
（5）活動鑽具
由於鑽機傳動系統的故障，使絞車、轉盤不能工作，鑽具在井內不能活動。為了防止粘吸卡鑽，可把下鉗顎板取出，鉗子送到井口，將鉗尾左右兩邊繃上繩子，以限制鉗體轉動，然後視鑽具規格讓上鉗換上相應顎板咬住方鑽桿接頭或鑽桿接頭開啟轉盤銷子，摘開轉盤離合器，轉動上鉗，驅動座在轉盤上的井下鑽具轉動。
要求用低檔（2.7rpm）轉速活動井下鑽具，時間不應太長（一般在半小時左右）。
1.6.1.2 組成
鑽桿動力鉗的主要部件包括：兩檔行星變速器、齒輪傳動裝置、鉗頭、自動門、液壓系統、氣控系統、移送裝置。
鉗頭轉速與系統流量成正比，鉗頭扭矩與系統壓力成正比。
1.6.2 液壓貓頭（ym-10）
1.6.2.1 概述
液壓貓頭用於海洋和陸地鑽井機械化松、緊扣作業。它與吊鉗配套使用。對大直徑管柱（鑽桿、鑽鋌、套管）等進行緊扣和鬆扣，輸出扭矩可以調節，能準確、平穩和持續地增加緊扣，鬆扣力矩。
若再配以旋扣鉗則保證松、緊扣和旋扣，全上、卸鑽具過程達到機械化作業，從而減輕鑽工的勞動強度，保證鑽井工人操作安全，提高了起下鑽速度，降低鑽井成本。
1.6.2.2 工作原理
液壓貓頭鋼絲繩套於大鉗尾柄上，由液壓源的壓力油驅動貓頭油缸活塞桿上下運動。通過動、定滑輪使鋼絲繩牽動大鉗迴轉一定角度，完成緊扣或鬆扣動作，活塞桿退回，由回繩彈簧使鋼絲繩復位，以便作再次松、緊扣。活塞桿的上下往復運動由司鑽操作安裝在司鑽房內的電動按鈕來實現。
1.6.3 液壓絞車（hw3-2000a）
1.6.3.1 概述
hw系列液壓絞車由帶單向平衡閥及控制液壓制動器高壓梭閥組成的各種配油器、液壓馬達、片狀濕式液壓制動器、行星減速器、捲筒和機架等部件組成。由於絞車自帶閥組，它不但簡化了液壓系統而且提高了傳動裝置的可靠性。解決了一般液壓絞車中存在的空鉤抖動和提公升中二次下滑技術問題。
hw型液壓絞車在提公升和下放工作中運轉均相當平穩，同時，它還具有起動和工作時效率高、能耗小、噪音低、尺寸緊湊、外型美觀、經濟性好等特點。
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