钻机的驱动与传动资料

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第六章 钻机驱动与传动

第六章 钻机驱动与传动

石 油 钻 采 机 械 主讲:马卫国
第六章:石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
2、负荷特性
定转速下燃油消耗 率g随功率N而变 化的规律。
根据负荷特性可以 确定发动机在定转 速下耗油率最小的 功率范围(经济负 荷)。
石 油 钻 采 机 械 主讲:马卫国
第六章:石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
K = M max Me
式中: M max − 发动机稳定工作状态时 的最大扭矩; M e-发动机额定(标定) 功率时的扭矩。
K值大,表明动力机的过载能力大
石 油 钻 采 机 械 主讲:马卫国
第六章:石油钻机驱动与传动——概述
2、速度范围R R = nmax nmin
式中 nmax − 动力机最高稳定工作转 速; nmin-动力机最低稳定工作 转速;
第六章:石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
二、柴油机驱动特性 1、外特性:供油量最大时,性能参数Ne、 Me、ge、GT随n变化的规律性。
石 油 钻 采 机 械 主讲:马卫国
第六章:石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
1)指明不同转速下 的N、M、g。
2)指明相应的经济 转速、适应系数K和 合理的工作转速范 围。
第六章:石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
齿 轮 并 车
石 油 钻 采 机 械 主讲:马卫国
第六章:石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
2、倒车 1)齿正车、链倒车; 2)双锥齿轮正道车; 3)链正车、齿倒车
石 油 钻 采 机 械 主讲:马卫国
第六章:石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
第六章:石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动

第六章钻机驱动设备与传动系统

第六章钻机驱动设备与传动系统

单独驱动方案。
l
单独驱动,传动系统简单、效率
高;工作机间无机械形式的联系,便
于钻机在井场进行平面布置。但装机
功率利用率低,动力机不能互济。
第六章钻机驱动设备与传动系统
l b、统一驱动方案
l
这种方案是转盘、
绞车、钻井泵三工作机
由2~4台动力机并车
统一驱动。
l
统一驱动装机功率
利用率高,可并车调剂
各工作机不同的功率需
第六章钻机驱动设备与传动系统
l 液力变矩器依结构特点可分为: l a、按涡轮级数分:单级,如国产WB型;多级,
如罗马尼亚CHC型(3级)。 l b、按涡轮内液流流向分:离心式、向心式、轴流
式。
液力变矩器类型图 (a)离心式(b)向心式(c)轴流式
第六章钻机驱动设备与传动系统
YB900液力变矩器
l YB900变矩器是北京石油 勘探开发研究院机械所、 大连内燃机车研究所和四 川石油管理局共同研制的 单级充油调节离心液力变 矩器,与PZ12V190B-1柴 油机匹配,用以取代 CHC750变矩器、 MB820Bb柴油机,作为 F320钻机动力机组及国产 深井、超深井机械驱动钻 机如 ZJ32J-5和 ZJ60L的 动力机组。
l ① 外特性 l 油泵齿条固定于供油量最大
位置时
l 外特性是正确选择及合理 使用发动机的基础
l Z12V190B型柴油机外特性 曲线
第六章钻机驱动设备与传动系统
② 负荷特性
l 定转速下,ge,GT,tr,pk随功率Ne 而变化的规律,称负荷特性,其 中GT为每小时油耗。
l 依据负荷特性,可确定动力机在 定转速下工作时的经济负荷,即 耗油率最小的功率范围。由坐标 原点引射线与ge曲线相切,切点 所对应之功率即最经济的功率, 因为该点Ne与ge比值最大。 Z12V190B型柴油机负荷特 性曲线。

第二章 钻机驱动与传动

第二章 钻机驱动与传动

(5) 扭矩曲线较平坦,适应性系数小(1.05~1.15),过载能力有限;转速
调节范围窄(1.3~1.8);噪音大,影响工人健康;与电驱动比较,驱动传动 效率低,燃料成本高等。
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钻井机械
第二章 钻机的驱动与传动
二、柴油机驱动特性 (一般了解) 柴油机驱动特性就是柴油机自身的特性, 包括外特性、负荷特性和调速特性。 1.外特性 当喷油量为最大时,性能参数Ne、Me 、 ge、GT随n变化的规律性,即外特性。 外特性是正确选择及合理使用发动机的基 础。(参考Z12V190B柴油机外特性) (1)曲线定量地指明了不同转速下的Ne、Me
第二章 钻机的驱动与传动
转盘需要倒车,绞车一般不需要倒车。倒车方案,花样繁多,但究其实质, 不外以下几种:
(1) 齿正车、链倒车(齿轮传动正车、链传动倒车) 大庆130钻机就是齿正车、
链倒车,但1号机组本身不能倒车。有的钻机,齿正车传动副和链倒车传动副 安置在同一传动箱的两根平行轴上。
(2) 链正车、齿倒车 链条钻机必须采用齿传动倒车,如F320-3DH钻机等,
和ge的值。
(2)曲线指明了最大功率Nmax、最大扭矩 Mmax、最大功率时扭矩Me、最小耗油量gemin 及相应的经济转速,可确定适应性系数K和 合理的工作转速范围。
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钻井机械 2.负荷特性
第二章 钻机的驱动与传动
定转速下油耗ge随功率Ne而变化的
规律,称负荷特性。(参见Z12V190B
型柴油机负荷特性曲线) 依据负荷特性,可确定动力机在定 转速下工作时的经济负荷,即耗油率 最小时柴油机的功率范围。方法:由 坐标原点引射线与ge曲线相切,切点
钻井机械
第二章 钻机的驱动与传动 第一节 概 述

第八章 钻机的动力与传动(柴油机驱动)

第八章 钻机的动力与传动(柴油机驱动)

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为了简化钻机传动系统,改善钻机的驱动性能, 钻机也采取复合驱动的型式,如内燃电力驱动的电 驱动备特性指标和外特性 各类动力机有一些共同的技术经济指标, 可借以评价它们的动力性和经济性。
7
通常所说的柔特性,是指K值大的同时R值亦大。 即随外载变化时动力机自动增矩减速或减矩增速的 范围宽。 而硬特性则是K值大而R却小,即外载变化很大时, 动力机速度变化很小。 8
8.2.2 Z190系列柴油机 国产钻机主要采用济南柴油机厂生产的Z190系列柴 油机,该类机型已有九千多台服务于石油钻探市场。
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PZl90系列柴油机型号编制的含义如下: 型号示例:PZl2V190BD表示配套机、增压、12缸、V 型排列、缸径190、改造顺序号B、电驱动钻机用、 标定转速为1500r/min、标定12小时功率。
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8.2.3柴油机直接驱动的钻机的主要优缺点
柴油机直接驱动钻机的主要优缺点如下:
(1)不受地区限制,具有自持能力。
无论寒带、热带、高原、山地、平原、沙漠、沼泽、海 洋,自带燃料都可工作,这对勘探和开发新油田是非常重要 的。
(2)不同级别钻机,可用增加相同机组数目的办法以增
加总装机功率,即所谓“积木式”,可减少柴油机品种,有
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它们都是三台柴油机经过三台变矩器使其输出转速从柴油机的 1100~ 1200r/min降至750~850r/min ,以保证并车链条线速度 低于16~20m/s,(链条传动的最高线速度限制)。因为并车链条线 速度仍然较高,故必须采用小节距多排链条传动。
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并车链传动副与皮带并车相比,由于链传动在 密封箱中采用油泵强制润滑,寿命较皮带长; 在现场检修拆换链条比拆换皮带方便;链传动 效率较皮带传动为高。 中深井钻机配两台柴油机,并车链传动比较简 单。 而超深井钻机如ZJ60L配四台柴油机,并车传动 链装臵比较复杂,安装工作量大。

钻机的动力和传动装置分析

钻机的动力和传动装置分析
借以评价它们的动力性和经济性。
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通常所说的柔特性,是指K值大的同时R值亦 大。即随外载变化时动力机自动增矩减速或减 矩增速的范围宽。
而硬特性则是K值大而R却小,即外载变化很 大时,动力机速度变化很小。
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3.燃料(能源)的经济性 指的是提供同样功率时所消耗的燃料(能源)
费用。对柴油机,燃气轮机以耗油率来表征; 电动机则以耗电量,功率因素来表示。
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2.转盘 在钻进过程中,随着井深及岩层的变化,需
要及时改变钻压及转速。转盘要求动力系统的 力矩及转速调节范围是5~10。
在处理事故时,要求能细微调转速,又能倒 转。当钻具遇卡时,为了防止扭断钻杆,需要 设置限制力矩装置,达到限定力矩值时能自动 停止旋转。
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3.钻井泵 钻井泵一般利用变换缸套的办法来调节排
钻机的动力和传动 装置分析
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3.1概述 机械系统的动力装置(驱动装置或原动机)是机
械系统的重要组成部分。
2
Байду номын сангаас
它是执行系统的动力来源,它的性能的优劣直接 决定着机械系统的工作性能和构造特征。因此,合 理选择机械系统的动力装置的型式变成为机械设计 中的重要问题之一。
3
根据动力装置与执行机构之间的联系,分为 直接驱动和间接驱动两类。
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根据能量的转换方式,分电力驱动,内燃机驱动, 复合驱动等。
由于钻机在野外工作,因内燃机的机械特性不能 适应钻机工作,使柴油机直接驱动的钻机传动系统 相当繁杂。
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为了简化钻机传动系统,改善钻机的驱动性 能,钻机也采取复合驱动的型式,如内燃电 力驱动的电驱动钻机,内燃液力驱动的链条 钻机等。
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3.1.1 驱动设备特性指标和外特性 各类动力机有一些共同的技术经济指标,可

石油钻采设备 第二章钻机的驱动与传动

石油钻采设备  第二章钻机的驱动与传动

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二、柴油机驱动特性:
Z12V190B型柴油机调速特性
调速特性:功率,扭矩与
转速的关系。
当外载超过Me时,超负荷,动力性和经济性变坏
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三、钻机柴油机的典型工况和功率标定
1、典型工况
典型工况1:起升作业时驱动绞车
典型工况2:钻进时驱动钻机泵,或同时驱动泵与转盘 接近或达到满功率运行。
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三、钻机柴油机的典型工况和功率标定
2
1曲线是理想曲线; 2曲线是每换一立根对应曲线; 3绞车实际档位曲线;
大钩提升载荷与速度的关系
3
由此推理绞车对动力机组要求: 1、无级变速,调速范围R=最大速度/最小速度=5~10; 2、有短期过载能力 3、好的启动性能,可靠控制离合装置 总结:绞车需要这样的驱动:可恒功率调节;能无极变速; 驱动性能良好 依据同样的分析方式可以判断转盘和钻井泵的基本情况
(5)、便于钻机布置,维修费大大降低,自动化高,更安全
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四、AC-SCR-DC可控硅直流电机 3、ZJ60D钻机的SCR驱动系统
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四、AC-SCR-DC可控硅直流电机
ZJ60D钻机的直流电机 GR752R机械特性
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四、AC-SCR-DC可控硅直流电机
穿10跟绳
穿12跟绳
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五、加速发展AC变频点驱动钻机 1、原理:通过改变频率来调速
驱动机外特性:扭矩M随转速n的变化规律
几种动力机适应性系数K与速度范围
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第二节 柴油机驱动-机械传动
研究问题:柴油机驱动特点?驱动特性?探讨并
车、倒车变速等问题
12
13
发 动 机 原 理
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发 动 机 组 装

3. 钻机车动力传动系统

3. 钻机车动力传动系统
钻机车动力传动系统
——以 WTZ-150B 型钻机为例
熟练掌握钻机车动力传动系பைடு நூலகம்是“四懂三会” 的基本要求,石油地震勘探工必须熟练掌握。
1. 钻机安装在 4 X 4 沙漠越野 汽车底盘上,并直接从底盘取力 作为钻机驱动动力。钻机部分采 用机械和液压相结合的传动系统, 手动、气控相结合的操作方式, 整车具有结构简单,操纵灵活简 单,施工效率高等特点。
5.空气钻井时,由 空压机产生压缩空气为钻 机提供洗井介质。 6.泥浆钻井时,泥浆 泵实现循环泥浆的吸人与 输出。
2. 钻井洗井介质采用泥浆或压缩空气, 空气钻井时可配合高压注水,提高成井率。 3. 钻井工具可选用 4.5in 三翼刮刀钻头、 90mm 潜孔冲击器。 4. 采用泥浆作为循环介质时 , 最大钻井 深度为150m; 采用压缩空气作循环介质时, 最大钻井深度为 30m
5. 钻具的旋转、钻进、提升和井架的 起落、支腿的收放 均采用液 压驱动; 洗井介质的循环,分别通过泥浆泵或空 气压缩 机进行输送;泥浆泵和空气压 缩机的工作则分别由气动摩擦离合器控 制,操作灵活、省力。各操作手柄集中 安装在钻机后部的操作台上,操作安全 可靠。
1.钻机车动力由底盘发动机提供。 2.通过汽车分动箱的取力器、取力传 动轴传递给钻机链轮箱。 3.一路通过气动摩擦离合器、传动皮 带传递给泥浆泵及空气压缩机,动力的传 递与切断靠气动开关控制。
4.另一路将动力传 递给液压油泵,将机械能 转化为液体压力能,通过 操纵液压阀手柄分别控 制钻具的旋转、加压、 提升及井架起落、支腿 收放。

钻机的驱动与传动资料重点

钻机的驱动与传动资料重点

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石油钻采机械
钻机的驱动与传动
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石油钻采设备 第一节 概 述
钻机的驱动与传动
在处理井喷事故时,有时要求微调泵的排量。为此要求动力 传动系统具有一定的调速范围,R=1.3~1.5即可满足要求。
钻井泵一般为无载启动,启动不频繁,对启动转矩、超载能力 的要求低于绞车,但为了克服钻井过程中可能出现的蹩泵,要求 动力传动系统具有短时过载能力。
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石油钻采机械
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石油钻采设备
第一节 概 述
钻机的驱动与传动
2.统一驱动方案
统一驱动:首先将2~4台动力机并车,然后再统一分配并传递给转盘、绞
车、钻井泵三工作机。
特点:1)装机功率利用率高;
2)各动力机可以互济; 3)驱动系统复杂,传动效率低,安装找正困难。 机械钻机广泛采用统一驱动方案。 示例1:三台柴油机由胶带并车统一驱动钻机 ZJ45J 。国产ZJ32J·2钻机也属此类型。 示例2:三台柴油机—变矩器由链条并车统一驱动钻机F320—3DH 。国产 ZJ45链条 钻机也属此类型。
石油钻采设备
钻井机械
钻机的驱动与传动
第五讲 钻机的驱动与传动
一、 概述 二、 柴油机直接驱动机械传动钻机 三、 柴油机加液力驱动机械传动钻机 四、 电驱动钻机
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石油钻采机械
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石油钻采设备 钻 井 机 械
钻机的驱动与传动
第一节 概述
一、工作机的负载特点及对驱动特性的要求; 二、典型驱动方案; 三、驱动设备的特性指标; 四、钻机驱动类型
泵对驱动传动的要求是: 1)动力机要有足够的过载能力; 2)动力机具有一定的柔特性(R=1.3~1.5)。
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统一驱动:首先将2~4台动力机并车,然后再统一分配并传递给转盘、绞
车、钻井泵三工作机。
特点:1)装机功率利用率高;
2)各动力机可以互济; 3)驱动系统复杂,传动效率低,安装找正困难。 机械钻机广泛采用统一驱动方案。
示例1:三台柴油机由胶带并车统一驱动钻机 ZJ45J 。国产ZJ32J· 2钻机也属此类型。 示例 2 :三台柴油机 —变矩器由链条并车统一驱动钻机 F320—3DH 。国产 ZJ45 链条 钻机也属此类型。
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石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
2、转盘对驱动传动的要求
转盘对驱动传动的要求是:
1)要有一定的柔特性,调速范围较宽,R=5~10;
2)能倒转、能微调转速以处理各种事故; 3)能够无级微调,有限制扭矩装置,防止过载扭断钻杆速。 转盘配备的功率是一定的,具有恒功率调节、能无级变速的柔 性驱动、能充分利用功率。但钻井工艺有时要求恒转矩调节。
典型示例:
1、国产ZJ50D电动钻机属此类型:转盘、绞车共用一组电动机驱动,钻井 泵由另一组电动机驱动。
2、国产ZJ45D丛式井钻机属此类型:钻台上,两台直流电动机驱动绞车,
并可通过绞车去驱动转盘;钻台下,4台直流电动机二对一驱动两台钻井泵。
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石油钻采设备
特 点:
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石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
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ZJ45J 钻机传动图
石油钻采设备
3.分组驱动方案
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
分组驱动:将三个工作机分成两组,绞车、转盘为一组,钻井泵为另一 组(或者绞车、钻井泵为为一组,转盘为另一组),每组由动力机 (柴油机或 电动机)分别驱动,也称为二分组驱动。
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石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
3、泥浆泵对驱动传动的要求
正常工作时,在不会造成井壁
冲蚀的前提下,为了提高钻进速度,
要充分利用泵的功率。在理想情况 下,泵的排量与泵压的关系曲线为
一双曲线。
但在实际操作中,钻井泵在一 定的冲次下工作,为使泵不至于超
载,通常采用换缸套的办法。
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石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
特点:
1)传动系统简单、效率高;
2)工作机间无机械形式的联系,便于钻机在井场进行平面布置; 3)但装机功率利用率低,动力机不能互济。
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石油钻采设备
2.统一驱动方案
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
第一节有统一驱动利用率高和单独驱动传动简单、安装方便的优点;
(2)能满足现代深井、超深井钻机采用7~9m高钻台的需要:可将转盘和
辅助绞车(猫头轴)在高钻台上,而主绞车不上高钻台; (3)能满足丛式井钻机对工作机平面布置的要求 :转盘、绞车在钻台上
1.绞车
理论功率曲线:QV=C是理想功率
曲线,即图中曲线1
工作特点: 绞车的载荷曲线 是沿曲线2 ?* 实际功率曲线:曲线3是分级变速时的 曲线,可见功率利用不充分,阴影三 角面积是未被利用的功率。
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石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
绞车对驱动传动的要求是:
(1)能无级变速,以充分利用功率,速度调节范围
石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
2、转盘对驱动传动的要求
1)在钻井过程中,为适应不同的岩层,转盘的转速需要 较大范围的调节。 2)在处理井下事故时,还要求微调转速,并且能够倒转。 3)当偶然卡钻时,需要设置限制力矩装置,达到限定力 矩值时能自动停止旋转,具有过载保护能力。
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R Vmax 5 ~ 10 V min
(2)具有短期过载能力,以克服启动动载、振动冲击和轻度卡钻。 (3)绞车工作时起停交替,要求动力传动系统有良好的启动性能和灵 敏可靠的控制离合装置。
综上,绞车驱动需要的是具有恒功率调节、能无级变速并 具有良好启动性能的柔性驱动。
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石油钻采机械
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石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
钻机有绞车、转盘、 钻井泵三大工作机组,为 适应石油钻井工艺过程的 要求,各工作机组具有不 同的负载特点和运动特性。
钻头
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石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
驱动设备:或称动力机组,提
供各工作机需要的动力和运动,包括
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石油钻采机械
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石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
在处理井喷事故时,有时要求微调泵的排量。为此要求动
力传动系统具有一定的调速范围,R=1.3~1.5即可满足要求。
钻井泵一般为无载启动,启动不频繁,对启动转矩、超载能 力的要求低于绞车,但为了克服钻井过程中可能出现的蹩泵,要 求动力传动系统具有短时过载能力。 泵对驱动传动的要求是:
1)动力机要有足够的过载能力;
2)动力机具有一定的柔特性(R=1.3~1.5)。
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石油钻采机械
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石油钻采设备
二、典型驱动方案
第一节
概 述
单一驱动
统一驱动
钻机的驱动与传动
钻机典型驱动方案
分组驱动
1.单独驱动方案 单独驱动:转盘、绞车、钻井泵三工作机组,各自由独立的动力机进
行驱动。 示例 (见下页图)电驱动钻机大都采用如图所示的单独驱动方案,如国 产ZJ50DBS。
柴油机和电动机。
传动系统:将动力机和各工作
机联系起来,把动力和运动传递并分 配给各工作机。
选择什么样的驱动设备和传动方案的原则: 1、满足钻井工况需要(满足各工作机组的需要);2、要安全可靠经济实用。
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钻头
石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
一、工作机的负载特点及对驱动特性的要求
石油钻采设备
钻井机械
钻机的驱动与传动
第五讲 钻机的驱动与传动
一、 概述
二、 柴油机直接驱动机械传动钻机 三、 柴油机加液力驱动机械传动钻机 四、 电驱动钻机
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石油钻采设备
钻井机械
钻机的驱动与传动
第一节 概述
一、工作机的负载特点及对驱动特性的要求; 二、典型驱动方案; 三、驱动设备的特性指标; 四、钻机驱动类型
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