一、液壓系統原理介紹
在頂驅工作過程中，液壓系統起著十分重要的作用，如平衡頂驅主體重量、在上扣和卸扣時夾緊鑽桿以及用於主電機輔助剎車等等。從液壓系統的控制方式來看，頂驅液壓系統為一開環控制系統，根據該系統在頂驅上實現的功能不同可將其分為七個部分，分別為液壓站、平衡系統、剎車系統、防噴器、背鉗、旋轉動力頭和吊環傾斜系統（在此不將潤滑系統包括在內）。用於各部分控制的換向閥整合於同一閥塊上，除平衡系統的模式選擇閥是手動控制外，其他換向閥全部由電氣控制，操作起來方便快捷。
同時，在吊環傾斜系統中採用同步馬達來實現兩吊環傾斜油缸執行的同步，用一電磁換向閥來補償兩油缸工作時的同步誤差。系統額定壓力為16mpa,額定流量為40l/min。以下分別對各個部分的功能和操作方法作簡單介紹：
1. 液壓站：該液壓站油箱容量為130l，油箱上整合有電加熱器、液位液溫計、液位感測器、溫度感測器以及過濾器等液壓輔件。
在結構布局上將冷卻系統置於油箱上方，驅動電機倒置從而將電機、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。驅動電機功率為7.5kw，轉速為1440轉/min，開啟後帶動兩台幫浦同時工作，一台幫浦是定量幫浦用於潤滑系統，額定流量為23l/min；另一台是變數幫浦用於液壓系統，額定流量為40l/min。
在啟動電機前應確定變數幫浦中已經注滿了液壓油，以免損壞油幫浦，系統工作前應點動電機來檢查其轉向是否與油幫浦要求方向一致。在液壓幫浦執行過程如有異常雜訊，則說明系統中有空氣，應檢查系統是否有洩漏，同時，在系統工作過程中應保證油箱中油位在最低液位以上以免油幫浦吸入空氣。如下圖所示：
在電機正常啟動後，如電磁換向閥18.1的電磁鐵c01不得電，則液壓幫浦處於洩荷狀態，油幫浦出口油液在很低壓力下流回油箱，當電磁鐵c01得電時系統中壓力才會公升高，壓力大小由壓力感測器21.1測得，系統的最高壓力為插裝式溢流閥19的彈簧調定值。
潤滑系統也由液壓站提供動力，其供油壓力由溢流閥13調定。從定量幫浦流出的油液帶動液壓馬達12轉動，再由液壓馬達12帶動液壓幫浦10從潤滑油箱吸油，經過濾和冷卻後送至各個潤滑點，潤滑油和液壓系統用油由同一冷卻器8冷卻，潤滑油壓力可通過壓力感測器6.2測得。
當潤滑油不需要冷卻時可由三通球閥11.2切斷至冷卻器的潤滑油路，而系統中的液壓油卻是隨電機的轉動而一直處於冷卻狀態。在潤滑油油液不足時，可通過三通球閥11.
1向頂驅本體上的潤滑油箱中加油，直到在潤滑油供給充分時油箱中液位仍保持在適當位置時為止。
2. 平衡系統：如原理圖所示，當模式選擇閥27處於左位時，兩平衡油缸兩腔相通呈差動油缸，活塞桿快速伸出，這時可將平衡油缸上兩耳環掛在大鉤上，實現rig-up工況。
然後將模式選擇閥27調至中位為run工況，則兩平衡油缸有桿腔進油，無桿腔通油箱，活塞桿縮回，兩油缸將頂驅提公升使提環與大鉤脫開。在rig-up和run兩工況下，進入油缸的油液最大壓力均由減壓溢流閥24調節：當電磁換向閥18.
2的電磁鐵c02不得電時，壓力為減壓溢流閥24的彈簧調定壓力，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彈簧調定壓力和溢流閥25彈簧調定壓力之和，這時模式選擇閥27處於中位可實現彈跳功能，以提起更多重量。平衡系統蓄能器30在以上兩工況下一直處於充壓狀態,用於保持油壓穩定和補充洩漏。若將模式選擇閥27調至右位，即處於shut-off工況，則蓄能器釋壓，此時因頂驅重量全部由大鉤承擔，所以平衡油缸兩腔均為低壓。
在兩油缸有桿腔設有溢流閥28.1用於限制其最高壓力，以免在油缸無桿腔回油不通時有杆腔產生高壓，其壓力可在測壓接頭22.2處測得，而溢流閥25的調定壓力可在測壓接頭22.
3處測得。
3. 剎車系統：如圖所示，系統由兩個常閉式液壓缸來實現對主電機的剎車，制動和鬆開由電磁換向閥18.
3控制，主電機正常工作時電磁換向閥18.3的電磁鐵c03不得電，即剎車油缸鬆開，在電磁鐵c03得電時剎車。使剎車油缸鬆開的油液壓力由減壓閥31.
1調節，大小為減壓閥31.1的彈簧調定值，可通過壓力感測器21.2或測壓接頭 22.
4測得壓力值。
4. 防噴器：當電磁換向閥18.
4的電磁鐵c06不得電時，防噴器處於開啟狀態，延時蓄能器34洩壓，防噴器無桿腔一直維持高壓，壓力大小為減壓閥31.2的彈簧調定值。如電磁鐵c06得電，則防噴器關閉，延時蓄能器34充壓。
當需要開啟防噴器時，使電磁鐵c06失電，由於邏輯閥33的作用，此時防噴器油缸變為差動缸，又因為減壓閥31.2的彈簧腔通有壓力油，所以防噴器不但可以迅速開啟，而且在較高壓力下動作。減壓閥31.
2彈簧腔的壓力油是由延時蓄能器34提供的，因單向節流閥節流孔的作用，蓄能器裡的油液壓力會延遲一定時間才會下降到大氣壓力，所以防噴器油缸無桿腔壓力也會延遲相同時間才下降到減壓閥31.2的彈簧調定值,系統壓力可在測壓點22.7處測得。
其原理圖如下所示；
5. 背鉗：背鉗的夾緊和鬆開由電磁換向閥36.
1控制，需夾緊時換向閥的電磁鐵c05得電，鬆開時則使電磁鐵c04得電。系統中帶有平衡閥，只有在電磁鐵c04得電建立起一定壓力後背鉗才會鬆開。原理圖如下所示；
6. 旋轉動力頭：如圖所示，通過使電磁換向閥36.
2的電磁鐵c07或c08得電來實現旋轉頭的左旋或右旋。系統壓力可通過測壓點22.9測得，而由於減壓閥31.
3的出口壓力通過節流孔後引入彈簧腔，從而使得節流孔兩端壓差保持不變，始終等於減壓閥31.3的彈簧調定值，因此保證了進入旋轉頭馬達39的油液流量不受馬達負載變化影響。在馬達39的兩油口分別設有溢流閥28.
2和28.3，一方面限制了馬達入口的最高壓力，另一方面作為馬達出口的背壓閥，限制了由於慣性旋轉引起的出口壓力的公升高，使得馬達換向時能首先快速停止。
7. 吊環傾斜系統：該系統使用同步馬達41來使兩傾斜油缸工作時同步，同時用電磁換向閥36.
3來補償同步誤差。吊環的前傾與後傾由電磁換向閥40來控制，電磁鐵c10得電時，兩油缸活塞桿伸出，吊環前傾，如果油缸43.1動作慢於油缸43.
2，則讓電磁鐵c12得電來補償誤差使兩缸同步；同理，如果油缸43.1的動作快於油缸43.2，則讓電磁鐵c11得電。
吊環後傾時補償方式正好相反，如果油缸43.1慢於油缸43.2則使c11得電，快時則使c12得電。
系統中設有四個平衡閥和四個液控單向閥，當電磁換向閥40和36.3的電磁鐵都不得電時，兩傾斜油缸可停止於某一位置，這時若電磁換向閥18.5的電磁鐵c13得電，則吊環處於懸浮狀態，可因自重可回到初始位置。
其原理圖如下所示；
在啟動液壓站電機前應先給三個蓄能器充壓，充氮壓力分別為：系統蓄能器——5.5mpa，平衡系統蓄能器——6mpa，延時蓄能器——5.
5mpa。在頂驅鑽進過程中，主電機剎車油缸可以靠系統蓄能器壓力使其鬆開，則可使電磁換向閥18.1的電磁鐵c01不得電而讓液壓幫浦處於低壓洩荷狀態；而在需完成上、卸扣以及移動吊卡等工序時應使電磁鐵c01得電，由液壓幫浦供給所需油液。
頂驅液壓系統原理如圖所示；
二、液壓系統故障診斷
液壓系統投入使用前應確保已經除錯完成，並且各項功能都達到要求。為方便在液壓系統出現故障時能快速查出問題所在，在此分別對以上各部分可能出現的故障作分析，並提供相應的處理辦法。
1. 液壓站：如原理圖所示，變數幫浦向平衡油缸、剎車油缸、防噴器油缸、旋轉動力頭馬達以及吊環傾斜油缸提供液壓動力，最高供油壓力由插裝式溢流閥19的設定為16mpa，可在測壓點22.
1處測量；定量幫浦向潤滑油馬達12提供液壓動力，最高壓力由溢流閥13調定為0.7mpa，在測壓點22.5處測量；油幫浦10由馬達12帶動從齒輪箱吸油，然後送到各潤滑點，潤滑油壓力可在測壓點22.
6處測量。
液壓站故障診斷表
2. 平衡系統：如原理圖所示，預充6mpa的蓄能器30和單向閥26.
1使液壓系統保持壓力狀態。由手動換向閥27來設定平衡機構的三個模式，即安裝（rig-up）、執行(run)和關閉(shut-off)。在安裝模式下，兩油缸伸出以方便掛在大鉤耳環上；執行模式下，兩油缸將頂驅提離與大鉤接觸點，頂驅重量由油缸承擔，在測壓點22.
2處測得的壓力值應為11mpa。彈跳功能由電磁換向閥18.2控制，在平衡機構處於執行模式時，開啟彈跳功能可使壓力增加2mpa，以將頂驅和鑽柱提離大鉤，增加壓力的大小在測壓點22.
3處測量。
平衡系統故障診斷表
3. 剎車系統：系統供油使剎車油缸處於常開狀態，其供油壓力由減壓閥31.1調節為9mpa，在測壓點22.4處測量。
剎車系統故障故障診斷表
4. 防噴器系統：在電磁換向閥18.
4的電磁鐵c06不得電的情況下，防噴器處於開啟狀態，在測壓點22.7處可測得供油壓力為4mpa，這個壓力大小是由減壓閥31.2調定的。
當電磁鐵c06得電時，防噴器關閉，此時在測壓點22.7處測得的壓力值應為14mpa，在測壓點22.8處測得的壓力值應為10mpa；若接著防噴器開啟，即電磁鐵c06又斷電，則測壓點22.
7處測得的壓力應在延遲一定時間後又回到4mpa。
防噴器液壓系統故障診斷表
5. 背鉗：因用於背鉗夾緊不油液未經過減壓，故可以在測壓點22.1處測得背鉗夾緊時的壓力，平衡閥37.1用於在夾緊時保壓。
背鉗液壓故障診斷表
6. 動力旋轉頭馬達：動力旋轉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調節，可在測壓點22.9處測量壓力值。
兩溢流閥28.2和28.3的設定值為16mpa，馬達執行過程中，在測壓點22.
9處測得的壓力值不能大於此值。
動力旋轉頭馬達液壓故障診斷表
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