电动钻机液压盘刹防溜钻的对策及管理

摘 要 本文通过对石油钻探电动钻机液压盘式刹车装置的简要介绍，结合溜钻事故原因分析，着重论述了液压盘式刹车装置在使用中，如何加强“人”和“物”两个方面的管理，在正常操作或意外情况发生时，满足工况刹车要求，能够提供足够的制动力矩，从而有效避免溜钻等事故的发生。

关键词 电动钻机；液压盘刹；溜钻

中图分类号TE9 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0048-02

液压盘式刹车装置简称液压盘刹，是石油钻井行业广泛推广的刹车装置。近年来，国内石油电动钻机基本都配备安装或改造安装了液压盘式刹车装置，与传统的机械带式刹车相比，具有制动力矩大，刹车灵敏、平稳，操作轻便、省力，维修容易、省时，送钻钻压控制精确、调节性能好等特点。尤其是对于钻井行业安全性的提高，具有划时代的意义。

液压盘式刹车装置主要由制动执行机构、液压站和操作台三部分组成（见下图：液压盘式刹车装置结构图），它们之间用液压管线连接。液压站是动力源，为执行机构提供必要的液压动力；操作台是动力控制环节；执行机构是制动执行部分，它由刹车钳、钳架、刹车盘三部分组成，其中刹车钳又分为常开工作钳和常闭安全钳两种形式，刹车盘分为风冷盘、水冷盘和实心盘三种。笔者所在单位的17部电动钻机有16部使用了液压盘刹，操控性能明显优于传统机械带式刹车，深受司钻好评。但在实际使用中，仍然偶有溜钻、顿钻、上碰下砸等事故的发生。2013年国内某钻井作业区内，连续发生过几起因电控系统突然掉电，而发生溜钻事故；某海外项目石油钻井队，在盘刹液压站例行维护保养中，因司钻违反液压盘刹操作规程、液压盘刹安全钳失效等多种因素，造成了顶驱下砸事故。

液压盘式刹车装置结构图

有效避免溜钻、顿钻或上碰下砸事故的发生，液压盘式刹车装置是否有刹车动作，是至关重要的先决条件；液压盘式刹车装置有效动作，并提供足够的制动力矩，是充分必要条件；液压盘式刹车装置互锁功能完善，是意外情况发生时立即有效制动的前提条件。换句话说，在正常操作使用中或意外情况发生时，液压盘式刹车装置总是能够提供足够的制动力矩，满足工况要求。根据对多起溜钻事故分析，其原因主要有以下几个方面：一是操作不当；二是互锁功能不完善；三是维修保养不到位。

为了有效避免溜钻事故的发生，笔者认为应从“人”和“物”两个方面加强管理。

1“人”的管理

“人”的管理就是要加强业务学习，组织技术练兵，杜绝违章操作，消除隐患，防患于未然。当意外事件发生时，当班司钻能够从容应对，判断准确，措施得当。

1）深刻汲取溜钻、顿钻、游车下砸等事故经验教训，认真开展的隐患查改工作及重大风险源识别工作，有效避免溜钻、顿钻、游车下砸等事故的发生，严格执行相关管理措施和技术规程；

2）井队司钻、机械师、电气师等相关人员，要加强维护保养，确保液压盘刹的在任何情况下都应有效制动，是避免溜钻顿钻事故发生的唯一措施；

3）要在每次放倒井架后进行一次液压盘刹防护制动的模拟实验，以确定液压盘刹在非正常情况下是否能够有效制动，刹车联动互锁功能是否齐全有效，模拟突然掉电、断气、液压站故障等，如分别对盘刹液压站断电、司控房断电、PLC不间断电源断电、钻机所有机电设备断电、停运空气压缩机、关闭气源房气瓶出口闸阀等电气、气源的互锁性实验，模拟各种非正常情况下电控系统突然掉电、气源系统突然断气、液压站突发停运故障等发生后，盘刹工作钳、安全钳能否立即制动刹车，观察液压盘刹工作钳、安全钳的制动动作是否到位，验证液压盘刹防护制动功能和制动互锁功能，并对实验中没有实现互锁制动的项目进行改造和进一步完善；

4）在日常操作中，当班司钻要严格执行液压盘刹操作规程，当意外情况发生后，要第一时间按下液压盘刹的红色紧急制动按钮，确保工作钳、安全钳全部参与制动，其制动力矩满足工况需求而实现紧急刹车。液压盘刹四种制动功能中（见下表：液压盘刹制动功能关系表），只有紧急制动和防护制动是工作钳、安全钳全部参与刹车制动，此时的制动力矩最大。工作制动是通过刹车手柄控制刹车阀，调节工作钳对刹车盘的正压力，为主机提供大小可调节的刹车力矩；驻车制动只有安全钳刹车，安全钳的刹车制动力矩，在设计上只能满足防止大钩滑落，需引起司钻的高度重视。

液压盘刹制动功能关系表

2“物”的管理

所谓的“物”的管理，就是对液压盘式刹车装置的维护保养和巡回检查，实时满足设备出厂时的性能，避免意外事故发生。

1）安全钳刹车块与刹车盘的松刹间隙不应大于0.5mm；工作钳刹车块单边磨损到1～1.5mm时，要及时调节拉簧拉力；刹车块厚度小于12mm时，要更换刹车块；

2）水冷式刹车盘要经常检查循环冷却水，防止刹车盘过热，刹车盘热疲劳裂纹严重、有深度龟裂和磨损时，要及时焊接修复，并加强监控和检查。当刹车盘磨损厚度大于10mm（单边5mm）或有漏水现象时，要及时更换刹车盘；

3）盘刹液压站储能器的充气压力低于4MPa后要进行冲氮补压，否则无法保证液压站故障时，可以满足工作钳在10min内仍然正常制动4～6次；

4）搬家安装后，液压盘刹要按规定进行液压管线、工作钳和安全钳的排气工作，防止由于气阻导致刹车滞后或制动不到位；

5）安全钳油缸内的大刚度碟簧组至少要12月更换一次；

6）盘刹液压站及液压管线渗油、漏油，易造成液压油液面降低，引起温升、不溶解空气聚集、泵因气穴而失效或低效等，从而造成系统故障，需及时发现和整改；

7）每班都要进行井架防碰、过圈防碰和电子高度仪防碰的检查，触动防碰阀并确保刹车设置有效，从而避免上碰下砸事故的发生。特别在冬季，压缩空气中可能含有水分，气路有结冰现象，易引起防护制动失灵；

8）电子防碰系统要规范使用，按规定设置上碰下砸点等。