测井车SAUER系统Mooring控制的改进

涂学洋，丁友林，李钘钘，孙君立，赵东海

(1.南阳二机石油装备(集团)有限公司技术中心，河南南阳473006;2.南阳二机石油装备(集团)有限公司南阳华美石油设备有限公司，河南南阳473006 3.南阳二机石油装备(集团)有限公司南石力天传动件有限公司，河南南阳473006)

测井车为一种油田专用设备，其传动系统用到由SAUER 90系列轴向柱塞变量油泵与SAUER 90系列轴向柱塞定量马达或SAUER 51系列轴向柱塞变量马达(SAUER 51系列变量马达将逐步被SAUER H1B系列轴向柱塞变量马达取代)组成的闭式液压传动系统。隋钻或水平井测试、即Mooring控制功能是测井车实际操作中需完成的工作内容之一。Mooring控制操作如下:油泵控制手柄始终位于使绞车回收电缆的位置，通过远程调压阀(Remote Variable Pressure Limiter，RVPL)设定电缆上满足工作要求的预张力，当有足够大的外力向外拉电缆时，马达变成油泵，使马达高压侧的压力进一步升高到足以将远程调压阀打开而使高压油进入变量油泵的伺服缸的低压侧(高压油过来后变成高压侧)，推动伺服缸内的活塞运动，带动油泵斜盘越过中位变为相反的方向，绞车释放电缆;当向外拉电缆的力降到一定值时，远程调压阀关闭，变量油泵的伺服缸的原低压侧压力降低，变量油泵的伺服阀油路正常工作，绞车回收电缆。绞车在Mooring控制过程中，电缆上的张力在不断地变化，但始终大于零且小于电缆的破断拉力。

1 现有设备上的传动结构形式

传动流程图见图1。现有设备上的液压原理图见图2。

2 现有设备存在的问题

通过现场实际操作使用，发现其Mooring控制的响应时间长，甚至有些不能实现Mooring控制。

3 原因分析及改进措施

针对实际操作中发现的问题，从以下3 方面分析产生问题的原因并提出改进措施。

(1)将国产减速器更换成进口行星减速器而提高系统传动效率。

图1 现有设备上的传动流程图

图2 现有设备上的液压原理图

国产减速器的传动原理图见图3。

图3 国产减速器传动原理图

国产减速器拨叉位置与挡位之间的关系见表1。

表1 国产减速器拨叉位置与挡位关系

表1显示国产减速器的拨叉Ⅰ在1位、拨叉Ⅱ在0位时，减速器为高挡，此时啮合齿轮对数(图3)为两对:齿轮2与3、齿轮4与14，支撑轴承为3套滚子轴承及3套球轴承，该挡位具有最高传动效率，此时减速器总效率为:

查《机械设计手册》第3卷，可知常见行星减速器的效率为0.97～0.99，故知行星减速器的总效率远高于该国产常规齿轮传动的减速器，将减速器更换成进口行星减速器可从传动效率方面改善系统的传动性能。

(2)将作为远程调压控制系统压力的“直动式溢流阀”更换成“顺序阀”而缩短系统的响应时间

现有设备上作为远程调压控制系统压力的“直动式溢流阀”选用的是北京华德的或进口REXROTH的DBD型直动式溢流阀(见图2中元件4)，其调压范围0～31.5 MPa，工作压力调节范围内手轮需旋转10圈左右，每圈的调压范围为3.15 MPa 左右。现选用的替代件为进口SUN 公司的SX* A－* W*型“顺序阀”，调压范围5.5～31.5 MPa，工作压力调节范围内手轮需旋转4圈左右，每圈的调压范围为6.5 MPa 左右。据此可知:在旋转同样角度的情况下，“顺序阀”调压范围大于“直动式溢流阀”调压范围，则可保证系统压力调节过程中，使用“顺序阀”的系统调节过程中远程调压阀开启或关闭时间短，对伺服缸的作用效果显著，响应快。改进后的液压原理图见图4。

(3)油泵正常工作时在伺服缸低压侧增加背压阀保证伺服缸回油的畅通

背压阀(见图4，背压阀设定压力2.0 MPa)选用北京华德的DBD型直动式溢流阀。背压阀有两方面的作用:①由于油泵伺服缸的承受压力不大于6.0 MPa，在Mooring控制中，远程调压阀被打开时，系统高压油通过远程调压阀可能进入油泵伺服缸，安装背压阀后，就限制了进入油泵伺服缸的压力油的压力，对伺服缸起保护作用，故背压阀有时也称为安全阀;②在Mooring控制中，油泵由马达工况向油泵工况转换的瞬间，伺服阀1-2 正常工作，伺服油通过伺服阀1-2 进入伺服缸1-1 左腔，伺服缸1-1 右腔的液压油在伺服缸活塞运动过程中通过背压阀4 顺畅地回到油泵M3 口，保证伺服缸活塞运动自如，从而达到改变油泵斜盘的目的，完成Mooring控制。

图4 改进后的液压原理图

4 结束语

改进后的SAUER系统的Mooring控制响应时间变短，达到了测试水平井或隋钻工作的要求。随着电子技术的发展，通过电控技术，不需操作远程调压阀及油泵控制手柄，通过增加压力传感器及张力传感器等即可实现隋钻或水平井的测试，进口设备已具有此项功能，该技术是将来的发展方向。

【1】SAUER ＆ DANFOSS ＆ DAIKIN 90系列轴向柱塞泵[M]，2006.

【2】SAUER ＆ DANFOSS ＆ DAIKIN 90系列轴向柱塞马达[M]，2006.

【3】SAUER ＆ DANFOSS ＆ DAIKIN 51系列弯轴变量马达[M]，2006.

【4】SAUER ＆ DANFOSS ＆ DAIKIN H1B系列弯轴变量马达[M]，2008.

【5】华德液压.液压阀:压力阀系列[M]，2008.

【6】Sun Hydraulics.工业用和车辆用液压插式阀[M]，2004.

【7】成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社，2009.