ps液压盘式刹车装置

[摘 要]石油钻机绞车的刹车系统是石油钻机的重要部分，刹车系统的安全不光决定着设备的安全，还决定着井下和人身的安全。因此刹车系统正常、安全的工作是非常重要的。随着钻井深度的不断整加，石油钻机、修井机的钩载越来越大，传统的带式刹车的制动力矩不足以刹住或悬持所需钩载，盘式刹车以其各种优越性正在慢慢取代带式刹车。在石油钻井起升系统中使用液压盘式刹车装置，是西方石油公司八十年代兴起的一种新生事物。使用液压盘式刹车装置取代带式刹车已成为国外石油钻机，修井机刹车系统技术改造和更新换代的方向。

[关键词]ps液压盘式刹车装置 液压站 操纵台 工作压力

中图分类号：TE921 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0322-01

ps系列电控液压盘式刹车装置有三部分组成：制动执行机构、液压站及操纵，制动执行机构和液压站之间则通过控制电缆连接，操纵台与液压站之间则通过控制电缆连接。液压站是动力源，为执行机构提供必须的液压动力；执行机构是制动部分，它有刹车钳、钳架、刹车盘三部分组成，其中刹车钳又分为常开式工作钳和常闭式安全钳两种形式；刹车盘分为风冷盘、水冷盘和实心盘三种。操纵台是动力控制环节，它通过信号控制液压站中的操纵阀组，实现制动执行机构的动作控制。

1、液压盘刹的背景

液压盘式刹车装置是用以取代带式刹车装置的新型石油钻井装备。与常规带式刹车装置相比，液压盘式刹车装置具有无可比拟的优点它比带式刹车具有刹车力矩容量大，制动效能稳定、刹车灵敏性高、散热性能好，提高了钻机的安全性和使用可靠性，降低了司钻的劳动强度，同时由于采用了液压系统作为操作动力，可以方便的实现液控和电控操作，便于远程操作，实现钻井作业自动化。不过，一般盘式刹车摩擦副比压较高，所以工作温度可能相对较高，对摩擦材料的要求自然也高。另外，对液压油和橡胶密封圈的抗温性能的要求也高。

2、PS液压盘式刹车装置

2.1 ps液压盘式装置的特点

2.1.1 完善的仪表系统可使有关人员随时掌握盘式刹车的状况。与带式刹车不同，司钻在操作盘式刹车时无法通过刹把上的力感受到刹车装置的状况。在系统设计时充分考虑到这一因素，设置了合理的仪表系统，使司钻及有关操作人员可通过仪表显示掌握设备的运行情况及为故障判断提供可靠的依据。

2.1.2 机械、液压部分的结构与性能可更好地适应自动控制的要求，可方便的安装自动送钻等自动控制装置。司钻具有良好的微调特性，可更好的满足钻井作业对刹车力调节的要求。送钻及起下钻等作业对刹车机构刹车力的微调能力有特殊的要求。

2.1.3 刹车系统完善，操作方便，可满足各类钻井作业刹车的需要。盘式刹车的刹车系统是综合考虑了钻井作业的特点和操作方便等因素而设计的，分别配有工作刹车系统、紧急刹车系统、驻刹车系统及天车防碰刹车系统，它们协同工作可更好地满足正常钻进与起下钻、紧急情况、临时停车、掉电等各类刹车的需要，可提高钻井作业的安全性和经济性，各刹车系统都配备有足够的刹车力矩容量。结构紧凑，占有更小的空间尺寸。制造精良，可靠性高。

2.2 ps液压盘式刹车装置的组成及工作原理

ps液压盘式刹车装置由制动执行机构、液压站和操纵台三部分组成。制动执行机构；由工作钳、安全钳、刹车盘和钳架组成.

2.2.1 工作钳主要有常开单作用油缸、复位弹簧、杠杆及刹车组成。操作司钻阀给油缸输入不同的油压，产生不同的刹车力，刹车力和油压成正比的关系，油压变小制动力也会降低。当油压为零时，在复位弹簧的作用下杠杆回位，刹车块脱离刹车盘，工作钳处于松刹状态。

2.2.2 安全钳由常闭单作用油缸、杠杆及刹车块组成。安全钳的原理和工作钳相反，当油压为零时内置碟簧通过杠杆将力传给刹车块作用于刹车盘上，实现刹车。当有油压时松刹。驻刹车的刹车力是碟簧力。

2.2.3 刹车盘是刹车系统的核心部件之一，一般每台有两个刹车盘，安装在滚筒两侧。常有水冷式、风冷式和实心刹车盘三种。

2.2.4 钳架是执行机构的机座，包括液压站、紧急刹车、操纵台、刹车装置等。工作钳和安全钳安装在该基座上。

液压站是由油箱组件、泵组、控制块总成、加油组件、电控箱和操纵阀组组成。操纵台包括电子刹把、驻车制动转换开关、紧急制动按钮和电控箱。紧急刹车由开式钳和闭式钳共同承担。实施紧急刹车时，闭式钳泄油刹车，同时开式钳充入压力油也进行刹车。解除紧急制动时，必须先拉动刹把刹住载荷，然后旋转抬起急停按钮，才能解除紧急制动，防碰天车刹车由闭式钳承担。当过卷阀起动送来的气压信号传递给盘式刹车系统的控制元件时，闭式钳自动泄油刹车。

2.3 ps液压盘式刹车装置维护保养

液面必须经常检查液面并及时补油，油面低时可能引起温度升高，造成油液分解变质从而引起系统故障。液面下降要及时检查及时维修。油温：液压油工作温度最高值为60度，当超过80度时，易造成液压油变质、密封失效和柱塞泵磨损。油温升高应及时停机检查。压力表要经常观察压力值，压力应稳定与设定值，并定期校对压力表。滤油器要每班检查一次，每隔1-3个月检查并清洗或更换一次滤芯。储能器必须经常检查储能器的压力，检查是应停机和卸掉油压，储能器的压力不能低于4mpa。泵组：检测泵组，保持两台泵都处于良好状态。防碰天车系统要经常检测防碰系统，应每班检测一次，确保能正常工作。安全钳需经常检测间隙（至少每周一次）、刹车块厚度、油缸的密封。刹车盘和刹车块的间隙不大于0.5毫米，刹车块厚度不能小于12毫米。工作钳需要每班检查刹车块的厚度及油缸的密封性。刹车快的磨损1-1.5毫米要调节拉簧的拉力。

2.4 液压盘式刹车装置常见故障原因及处理

系统压力不合适。原因是泵的调压装置设置设置不正确，处理方法是重新设置；主刹车钳释放缓慢的原因是回油阻力大，处理方法是调节回油压力或检查油管线；复位弹簧刚度太弱，更换弹簧。液压操作不灵敏的原因是供油压力、系统压力过低，处理方法是检查柱塞泵、系统溢流阀和减压阀的设置；刹车盘磨损严重或龟裂的原因是悬重大不使用辅助刹车，处理方法是严格按规定使用辅助刹车；使用前未通冷却水，温度过高时通水龟裂，使用前一定要先通冷却水；由于刹车盘质量原因损坏，更换刹车盘。

轴销粘连。原因及处理：不好，定期检查、；刹车粉尘堆积在销轴或销孔处，经常检查并清除粉尘；过度磨损或腐蚀，更换销轴；零件损坏，更换销轴或损坏部件。噪音过大或震动大。原因及处理：油箱油位太低，补足油量；吸油、回油管路上的接头松动使泵系统有气，拧紧吸油、回油管路接头并排气；电机和泵轴不对中，找正并紧固；电机底座螺丝松动，更换螺丝并紧固；泵柱塞损坏，更换。

3、结论和认识

液压盘式刹车系统是一种理想的刹车系统，盘式刹车以其具有制动力矩可调性好、动作灵敏、使用维护方便、易实现作业过程监控和自动化操作等优点，用以取代带式刹车装置的新型石油设备，这也是石油钻机、修井机技术改造与更新换代的主要方向。