6000hp石油钻井绞车技术分析
石油钻机型式与基本参数标准
《石油钻机型式与基本参数》修订标准技术分析1标准制修订回顾70年代我国石油工业蓬勃发展，但装备落后。
在这种形势下，1975年原石油工业部与机械工业部联合组织成立了“钻机系列化及链条钻机调查小组”，1978年又成立了“三化小组”，在分析各国钻机标准及美国钻机和API规范的基础上，起草了我国《石油钻机型式与基本参数》标准。
1979报国家标准总局，经批准定为中华人民共和国国家标准，标准号为GB1806—79，于1981-01实施。
此标准在技术上的显著特点是，在最大钩载参数上突破了以往沿袭原苏联、罗马尼亚标准的作法，这两国标准基本上是根据综合井身结构下套管负荷需要来确定最大钩载；我国这次标准是在有关规范和设计准则要求下，最大限度地发挥钻机绞车本身能力可提供的负荷来确定最大钩载。
因此，该标准制订的这一参数比苏、罗标准均要大(见表1)，它较大地提高了钻机对地层和钻井工艺的适应能力。
表1GB1806—79与苏76*和罗75*标准的最大钩载对比注：*指1976年或1975年标准。
首次标准发布以来，至今已进行了2次修订，它们在规范和促进我国石油钻机发展上起到了重要作用。
前后标准对比见表2。
表2历次钻机标准主要参数对比2美国石油钻机技术基本作法美国在世界石油钻机技术和销售量上均属首位，与国际技术接轨实质上是与以美国为代表的技术作法及采用API规范接轨。
我国石油钻机标准采纳了这一趋向。
就普遍使用的机械驱动钻机而言，美国在60年代已达成熟阶段，从那时至70年代其石油机械制造业得到迅速发展。
钻机制造公司主要有8大家，统计1973年美国286个陆地和40个海洋钻井公司使用的1 891台钻机，这8家所占比例达90%，其中尤以National、Emsco、Ideco公司为甚，它们所占比例分别为，National30.8%，Emscoo 13.9%,Ideco10.7%，Oil Well8.25%，Mid-Continent8.25%，Wilson7.15%，Cardner-Denver5.15%，Brewster4.85%。
测井绞车产品技术参数
测井绞车概述
测井绞车型 号: CJ6000 (F) CJ7000(F)
测量深度: 6000m 7000m
液压齿轮油泵工作压力： 16mpa 山东中煤
液压齿轮马达工作压直径: φ2.5mm φ2.5mm
形 式: 齿轮变速加液压无级变速
外形尺寸： 895＊920＊1075
净重： 870kg
测井绞车
测井绞车产品介绍
测井绞车用于测量油井的斜度和深度，结构上采用液压机械无级变速，操作方便，运转平稳，变速范围大，提升重量大，测量深度深，电器元件可根据用户要求采用防爆或非防爆装置，安全可靠。绞车配有计数器部件,显示测量深度,并能有效地保护油井测量设备,比国内同类产品有较大的优越性,是油田测井的理想设备。zmjt05
石油钻机绞车3种刹车系统优缺点研究
石油钻机绞车3种刹车系统优缺点研究马志会(中国石油集团渤海石油装备制造有限公司辽河钻采装备分公司,辽宁盘锦124010)摘要：分析石油开采过程中使用的3种主动刹车方式及3种辅助刹车方式的优缺点,提升作业的安全性以及石油开采效率。
关键词：石油钻井；主动刹车；辅助刹车；系统；优缺点中图分类号：TE922文献标识码：B DOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2019.07D.1210引言石油能源是推动社会发展的重要助力，是国家发展的重要资源。
发展石油钻井技术就可以有效提升国家的经济水平，推动国家的经济发展。
绞车是石油钻井机驱动与传动的重要组成部分，绞车性能的优劣决定了石油钻井的工艺与取油质量。
当前石油绞车机使用的制动方式主要分为带式刹车、液压刹车、电机耗能刹车等方式，这些方式用于主动刹车与辅助刹车2个位置。
1石油钻机主动刹车类型以及优缺点分析1.1单杠杆半包围式刹车单杠杆半包围式刹车装置主要由控制部分、传动部分、制动部分以及辅助制动等部分组成。
刹车时，司机操纵刹车把通过调节刹车把的松紧程度转动杠杆夹紧刹车带，使刹车带紧紧抱死刹车环，抑制刹车环的旋转进而实现刹车过程。
整个刹车过程还利用平衡梁调节左右两侧刹车的松紧程度，保证左右两边所受应力相等，保证整个设备所受的应力均匀，不会出现由于应力过大导致设备损坏的情况。
调节螺钉松紧程度的作用是调节刹车环与刹车带之间的间隙，保证刹车带的灵敏度，解决刹车换灵敏度过高或过低的问题。
及时调节间距还可以保证刹车的安全性，环与刹车带之间的距离贴合得越紧密，贴合力就越大，就可以提升整体安全性，降低溜钻发生的风险。
该刹车方式具有结构简单、容易加工、维护成本少、没有高精度的元器件的特点，操作人员可以通过钻具的刹车把的受力情况了解到钻井下的工作情况。
这种钻井设备本身具有很大的优势，但在实际应用过程中也同样存在缺点。
由于结构设计的原因，钻进设备及钻井操作人员要长时间暴露在外面，给操作人员带来很大消耗，同时恶劣天气也对钻进设备的刹车带与刹车环中的物质造成很大损耗，容易导致贴合出现问题，长时间使用难以保证溜钻情况不发生。
石油钻机绞车档位优化配置
石油钻机绞车档位优化配置1. 引言石油钻机是钻井作业的重要设备之一，钻机绞车是钻机的关键部件之一。
绞车的档位配置对钻机的性能和效率有着重要影响。
本文将探讨石油钻机绞车档位的优化配置方法。
2. 绞车档位选择的重要性绞车档位的选择直接影响钻机的钻进速度和效率。
合理的绞车档位配置可以提高作业效率，减少能源消耗，并确保钻机作业的安全性。
3. 绞车档位优化配置原则在进行绞车档位配置时，应考虑以下原则：3.1 载荷和速度的平衡绞车的载荷和速度之间存在一定的平衡关系。
如果绞车档位过低，可能会导致绞车速度过慢，影响钻机的钻进效率；如果绞车档位过高，可能会导致绞车速度过快，对绞车和钻井设备造成过大的负载，增加故障风险。
3.2 适应不同作业条件钻机在不同的作业条件下，对绞车档位的要求也不同。
在岩层较硬的情况下，需要选择较高的绞车档位以提高钻进速度；而在岩层较软的情况下，可以选择较低的绞车档位以减少绞车和钻井设备的负载。
3.3 安全性考虑档位配置还应考虑到钻机作业的安全性。
选择过高的绞车档位可能会导致设备超载，增加故障和事故的风险。
因此，在进行档位配置时，要确保绞车档位不超过设备的额定负载，以确保钻机作业的安全。
4. 绞车档位优化配置方法在进行绞车档位优化配置时，可以采取以下方法：4.1 考虑钻井参数钻井参数包括钻头直径、钻杆长度、岩心类型等。
根据不同的钻井参数，选择合适的绞车档位。
一般来说，钻头直径较大、钻杆长度较长、岩心类型较硬的情况下，应选择较高的绞车档位；钻头直径较小、钻杆长度较短、岩心类型较软的情况下，可以选择较低的绞车档位。
4.2 考虑井深和作业条件井深和作业条件也是确定绞车档位的重要因素之一。
一般来说，井深较浅、作业条件较好的情况下，可以选择较低的绞车档位；井深较深、作业条件较差的情况下，应选择较高的绞车档位。
4.3 根据实际经验总结钻井作业是一个具有一定复杂性的过程，档位配置也需要根据实际经验进行总结。
石油钻井绞车防碰系统分析
石油钻井绞车防碰系统分析本文简要叙述了目前石油钻井绞车所使用的各种防碰形式，分析了重锤气控防碰、滚筒过卷阀、智能电子防碰三种钻井绞车防碰控制形式的优缺点，指出了现在各种钻机绞车防碰形式存在的必要性和今后石油钻井绞车防碰形式的发展方向，对今后钻机防碰系统的发展提供了参考和帮助。
标签：绞车；防碰；现状分析0 引言石油钻井绞车的防碰系统是石油钻机的重要部件，它担负着控制大钩载荷的起升、下放、停止的重任。
游车的运行是由动力机通过绞车滚筒旋转，通过游车大绳产生位移，由操作者司钻通过开启或关闭气开关使离合器产生离合，通过抬起或下压刹把将游车控制。
关闭离合器开关，下压刹把使游车停止上下运动。
如果操作者精力不集中或疲劳工作就会发生游车上顶天车或下砸机械事故。
如果遇到雨雪雾霾等环境恶劣天气，极易失去对有车的准确控制。
防碰系统性能的反映速度、准确性决定着石油钻机绞车的安全问题。
因此，研究分析钻井绞车的防碰系统，保证石油钻机能够正常、安全地施工作业，是非常必要的。
1 重锤气控式防碰系统此种防碰形式是在石油钻机的发展初期普遍采用的非常典型的一种防碰形式，目前一些钻机绞车仍然采用，其结构原理是：在距天车滑轮下6米左右（冬季调整为4米），通过井架横向穿越一根直径6.35毫米的钢丝绳作为限位绳，一端固定在井架的一侧，钢丝绳由井架另一侧引出至固定在井架一侧的三通气开关上手柄上，三通气开关手柄顶端设置一个重锤，重锤上端设置一个挂环，下端的限位钢丝绳与挂环用开口销连接。
当操作者司钻操作失误没有及时摘开离合器开关，游车继续上行触碰到限位绳，这时，重锤与挂环出的开口销脱落，控制绞车刹车的气缸控制气通过常开继气器切断高、低速离合器气源，同时高压气直接进入刹车气缸紧急刹车，使游车停止运行。
这种防碰形式的优点是结构简单、大部分气控元件搬迁安装时不用拆卸、安装、拆卸方便、耐用、易维护，没有精密元件，系统的投资费用和使用费用较低。
这种防碰形式的缺点是限位绳由于是钢丝绳具有一定的弹性，防碰装置的检测、判断、控制输出（防碰回气）不敏捷，绞车刹车及时性和刹车惯性距离延后，时间节点准确性不高，只能设置上行限位，原钻机自身的绞车制动和紧急刹车太慢或完全失灵（也就是说，摘断绞车的动力和对绞车的刹车不灵活、不迅速、不可靠——例如：气路、油路、阀件、气缸、油缸的老化、变形、受阻、受卡、受冻、被堵等因素导致的动作太慢甚至是完全失灵不动作）。
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析石油钻井绞车是石油钻探过程中的重要设备之一，主要用于提升钻杆、钻头及其他配件。
然而，由于钻井现场环境恶劣、设备磨损等原因，绞车发生防碰事故的概率较大，造成的后果也十分严重。
因此，石油钻井绞车防碰系统的可靠性问题十分重要。
本文对石油钻井绞车防碰系统的类型与可靠性进行分析。
石油钻井绞车防碰系统按照工作原理可以分为两类：机械式和电子式。
机械式绞车防碰系统又可以分为机械式限位式和机械式解锁式两种。
1、机械式限位式绞车防碰系统机械式限位式绞车防碰系统是通过设置极限开关或限位开关来实现绞车的钻杆升降幅度的限制，当钻杆升降幅度超过限制时，绞车自动停止。
由于该系统工作原理简单，不需要外部电源和控制设备，因此具有可靠性高、适应性强等优点。
但是，这种系统缺点是：1）只能实现简单的限制作用，不能实现多级限制，导致钻探操作受限； 2）受机械故障影响大，限位开关间隙过大或其它原因导致开关失灵，会影响限位精度。
机械式解锁式绞车防碰系统是通过设置解锁机构来实现绞车的限制，当钻杆升降幅度超过限制时，绞车自动解锁。
该系统工作原理相对复杂一些，需要设计精度高、耐用性好的解锁机构。
该系统的优点是限制功能更明确，操作员可以根据要求设置解锁值，对操作者的限制更为精细。
缺点是：1）需要消耗更多的机械设计精度和制造成本；2）系统需要经常维护和检修。
电子式绞车防碰系统利用电子器件或传感器来实现绞车的限制，可以实现多级限制。
该系统根据传感器信号来检测钻杆升降范围，并基于此控制电动机运行。
电子式系统具有精度高、控制灵敏、功能复杂等优点，同时也存在以下缺点：1）维护和检测较为困难，需要专业人员进行管理；2）电子元器件对环境敏感，存在容易受到震动、温度等瞬态影响的问题；3）受环境干扰影响大，如电磁干扰等。
石油钻井绞车防碰系统的可靠性问题十分重要。
因为绞车发生防碰事故的后果往往十分严重，包括设备损坏、停机维护等。
石油钻井绞车防碰系统的可靠性分析包括以下几个方面：1、系统可靠性分析系统可靠性一般指系统在规定时间内正常工作的概率，类似于故障率。
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析石油钻井绞车是石油钻井作业中不可或缺的关键设备，其主要作用是通过绞盘提升和下放钻杆，钻井绞车承担着巨大的工作负荷，因此必须具备高度的安全性和可靠性。
为了保证钻井作业的安全进行，石油钻井绞车通常都会配备防碰系统来避免发生意外情况。
本文将对石油钻井绞车防碰系统的类型与可靠性进行分析。
一、石油钻井绞车防碰系统类型石油钻井绞车防碰系统主要用来监测钻井绞车的运动状态，一旦检测到可能发生的碰撞情况，即时发出警报信号或进行自动制动，以防止事故的发生。
石油钻井绞车防碰系统主要包括以下几种类型：1. 机械式防碰系统：机械式防碰系统主要依靠机械传动装置，通过钢丝绳、液压装置或弹簧等装置，在绞盘上装有限位开关或传感器，一旦检测到钻杆或井口设备超出规定范围，即时切断绞盘的动力或进行制动，以避免碰撞发生。
2. 摄像头监控系统：摄像头监控系统通过在绞盘和井口设备附近安装摄像头，实时监测钻井绞车的工作状态，一旦发现可能存在碰撞危险，及时通过监控屏幕发出警报信号，操作人员及时制动钻井绞车。
3. 激光雷达测距系统：激光雷达测距系统通过在钻井绞车上安装激光雷达传感器，监测周围的距离和高度，一旦检测到可能的碰撞危险，即时通过控制系统进行自动制动。
4. 超声波探测系统：超声波探测系统通过在绞盘或井口附近安装超声波传感器，监测周围的距离和高度，一旦发现可能的碰撞危险，及时通过控制系统进行自动制动。
以上几种类型的防碰系统各有优缺点，选择适合的防碰系统应根据钻井作业的具体情况来进行。
1. 系统可靠性设计：石油钻井绞车防碰系统的可靠性设计包括系统的故障诊断能力、自动复位功能、自动报警能力、制动能力等。
通过合理的设计和结构布置，可以减少系统的故障率，提高系统的稳定性和可靠性。
2. 传感器的可靠性：作为防碰系统的核心部件之一，传感器的可靠性直接影响到系统的工作效果。
传感器的选择和安装位置应经过精心考虑，保证其能够准确地监测到钻井绞车和周围设备的状态。
石油钻井作业气动绞车安全事故分析与对策
石油钻井作业气动绞车安全事故分析与对策本文简要介绍了多起气动绞车安全事故，通过管理和技术层面分析了事故发生的主要原因，阐述了钻井施工中使用气动绞车作业中易存在的安全隐患，并有针对性的提出了相应的防范措施，为规避和消减钻井作业使用气动绞车作业事故发生提供借鉴。
标签：钻井作业;气动绞车;事故原因;对策气动绞车是钻井作业必不可少的辅助提升设备。
气动绞车是以气动马达为动力，通过齿轮减速机构驱动滚筒，实现提升钻具单根、套管、小型设备和设施的运送装置。
它具有结构紧凑、操作方便、维修简单、运转平稳、无级变速等优点，相比最早的电动绞车具有更高的安全性，主要表现在适合应用于易爆、易燃气体的钻井施工等场所，规避了操作人员触电的风险。
但是，随着气动绞车在钻井作业中的广泛应用，由于其控制结构设计、安全管理和操作技术等方面的原因，也存在其不安全因素。
如何有效地保证钻井作业使用气动绞车的人员安全，有效预防钻井作业使用气动绞车事故的发生，已成为钻井生产安全领域关注的问题。
1 气动绞车事故回顾（1）1998年9月15日，某钻井队在垦东57-斜1井第二次开钻施工，在钻台面游动滑车大绳死绳处吊装第一次开钻使用的钻头放入钻台偏房时，钻工张某操作气动绞车，由于起升速度快，钻头吊起后摆动幅度较大，将钻工谢某撞倒后钻头砸在其左腿上，造成谢某左腿腓骨、左足内踝骨、外踝骨骨折。
（2）2004年12月20日，某钻井队在陈25-43井下油层套管施工，下套管过程中，发现钻台小鼠洞内套管丝扣损坏，井架工陈某在操作气动绞车向场地甩套管，场地工胡某和钻井液工何某用棕绳拉套管尾部往滑道拖拉过程中，由于气动绞车下放速度过快，致使套管快速滑下，套管尾部撞在钻工胡某的左脚上，造成胡某左脚1、2、3脚趾骨裂。
（3）2007年2月25日，某钻井队在AD4井更换岩心取芯筒，拉运取芯筒的车辆到达井场，当班司钻王某组织全班人员进行卸、装车作业。
由于卸取芯筒作业时，拉运取芯筒的车辆车尾朝向钻台方向，取芯筒母扣位于车头方向，取芯筒卸下后母扣朝向大门方向，公扣朝钻台方向，需要取芯筒上钻台前在管架上掉头。
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#应用技术!6000hp 石油钻井绞车技术分析*姚爱华 贾秉彦 侯文辉 徐小鹏 樊春明(宝鸡石油机械有限责任公司)摘要,研制开发了4410k W (6000hp)石油钻井绞车。
介绍了6000hp 石油钻井绞车的传动方案及结构形式,对绞车提升性能进行了分析,同时分析了绞车模块化、高速大功率齿轮减速箱、超大型绞车滚筒体、液压盘式刹车以及电动机等关键技术。
厂内试验表明,该绞车滚筒转速最高为250r /m i n ,噪声低于90dB ,轴承温升及油池温升均不高于40e ,无漏油现象,控制阀件灵敏可靠。
试验结果基本达到最初的设计要求。
关键词 绞车 交流变频 齿轮减速箱 0 引 言近年来,为了不断满足我国油气勘探开发的需要,宝鸡石油机械有限责任公司相继开发了多种规格和型号的新型石油钻机,特别是国内首台9000m 钻机的研制成功极大地提升了我国石油钻井装备的技术水平。
但是随着油气勘探开发工作不断向纵深发展,特深层油气藏的开发已被提到议事日程。
在此情况下研制12000m 特深井钻机显得尤为迫切和必要。
中国石油天然气集团公司于2006年将该项目列入重大专项研制项目。
国家科技部于2006年底批准将12000m 钻机研制列为国家/十一五0863计划重大项目。
4410k W (6000hp)石油钻井绞车设计研究是/万米深井钻探装备研制0中重要的子课题。
6000hp 石油钻井绞车是国内第1台能够达到钻深12动,全齿轮传动,单滚筒轴、多运输单元的分块模式等,是国内具有完全知识产权的新型绞车。
1 传动方案及结构分析111 传动方案通过详细的方案设计,4410k W (6000hp)石油钻井绞车最终的传动方案见图1。
由图可知,该绞车传动分为2个系统,即由4台1100k W 交流变频电动机为动力的主传动系统和由2台37k W 小电动机为动力的自动送钻系统。
图1 绞车传动方案绞车由4台1100k W 的交流变频电动机作为主动力,分别由左、右齿轮箱经一级齿轮传动后驱动单滚筒轴,绞车整个变速过程完全由主电动机交流变频控制系统操作,实现钻具的快速提升、下放和零转速悬停等。
绞车自动送钻由2台37k W 的小交流变频电动机驱动,经大扭矩、大传动比减速后,将动力输入左右减速箱输入轴,经一级齿轮减速后带动滚筒轴完成自动送钻过程。
正常情况下该装置作为自动送钻用,一旦主电动机出现异常,该装置可以作为应急用,活动钻具并可提起最大钻柱重力。
112 主要技术参数额定输入功率:4@1100k W;)58)石 油 机 械CH I NA PETROLEU M M ACH I NERY2009年 第37卷 第1期*基金项目:国家/十一五0863计划重大项目/万米深井钻探装备研制0(2006AA06A110)的部分研究内容。
该绞车已申报国家专利,专利申请号:20072003185212。
最大快绳拉力:850kN;钢丝绳直径:48mm;挡数:1正1倒(无级调速);滚筒转速:0~328r /m in ;开槽滚筒尺寸(直径@长度):1132m @2131m ;自动送钻钩速范围:0~0101m /s ;绞车外形尺寸:12100m @3138m @3126m 。
113 结构特点(1)4台交流变频电动机分别经2台一级齿轮减速箱减速后驱动绞车滚筒。
在左、右2台齿轮箱前部对称布置2台37k W 交流变频电动机驱动的直角减速箱,经齿式离合器和一级齿轮减速后带动单滚筒。
(2)绞车配套的4台主电动机、2台齿轮减速箱和2台独立送钻装置均为对称布置。
绞车为单滚筒轴型式,滚筒为整体开槽分瓣焊接结构。
绞车采用主电动机和独立电动机实现自动送钻功能。
刹车采用液压盘式(双盘)刹车与电动机能耗制动相组和方式。
液压盘式刹车配双刹车盘,设常闭、常开钳,独立盘刹液压站。
(3)绞车结构的设计考虑既可分为3个独立的运输单元,也可组合在一起构成一个运输单元。
满足铁路、公路的运输要求。
2 提升特性分析的12000m 钻机()来计算分析绞车的提升特性。
绞车的提升特性反映为大钩钩载Q 大钩与大钩钩速v 大钩的关系。
大钩钩载Q 大钩可由下式计算,即Q 大钩=2T 电i G 传动G 游Z1000D 平(1)式中 T 电)))驱动电动机的扭矩,该绞车选用4台1100k W 交流变频电动机为动力,根据其扭矩-转速特性,其曲线分为3段:恒扭矩段、恒功率段和降功率段;i )))齿轮减速箱传动比;G 传动)))传动系统总效率; G 游)))游动系统效率,G 游=01755(7@8绳系);Z )))支承游车载荷的钢丝绳根数,7@8绳系时Z =14;D 平)))滚筒平均直径。
大钩钩速v 大钩可由下式计算,即v 大钩=P D 平n 电60zi(2)式中 n 电)))电动机转速,r/m i n 。
根据电动机扭矩-转速特性参数,利用公式(1)、(2)计算7@8绳系下的大钩钩载、钩速,并绘制该绳系下的提升曲线,如图2所示。
图2 提升曲线由图2可以看出,钩速在0~0140m /s 范围内时,钩载和快绳拉力为恒定值,设计最大起升钩载为9000kN,最大快绳拉力851kN,绞车可以利用这段曲线起升钻机最大载荷;钩速在014~1134m /s 和1134~1185m /s 范围内分别对应恒功率区间和降功率区间,绞车可以利用这2个速度区间实施正常钻井作业,并利用接近最大钩速值解空吊卡,利用小于或等于0165m /s 钩速提升钻机最大钻柱重力等。
3 关键技术分析4410k W (6000hp)石油钻井绞车设计在我国尚属首次,该绞车传递的功率较常用的1470k W (2000hp)绞车增大了许多,因此在设计过程中有许多技术问题需要研究和解决。
311 模块化设计一般国内绞车设计宽度尺寸必须控制在313m 以内,高度尺寸控制在311m 以内,而单元运输质量不宜过大。
根据此要求优化出既可作为一个整体单元独立运输,又可分为3个独立模块分体运输的绞车方案。
绞车滚筒轴及刹车系统安装在1个大底座上,构成1个运输单元,绞车两端电动机、减速箱、自动送钻装置分别安装在2个小底座上,构成2个独立运输单元,并且最大单元质量不超过45;t 有效地解决了绞车的长途运输和搬家问题。
而且3个独立模块拆装简单方便,不需要找正。
)59)2009年 第37卷 第1期姚爱华等:6000hp 石油钻井绞车技术分析312高速大功率齿轮减速箱的研制由于绞车宽度、高度的限制及电动机的选择,经过计算分析,高速大功率齿轮减速箱的传动只能选择一级。
目前,国内在用的大功率石油钻井绞车一般采用2台或4台交流电动机作为动力,并通过鼓形齿联轴器带动左右2台齿轮减速箱再经过鼓形齿联轴器来驱动滚筒轴。
当减速箱为一级减速箱时,由于电动机与减速箱是刚性连接,左右减速箱要么一起运转,要么一起停止。
当单边交流电动机运转时,左右减速箱也全都运转并带动另一边交流电动机运转。
而在钻井过程中如果钩载不大的情况下,启动单边电动机已能够满足钻井需要,而此时左右减速箱将都运转并带动另一边交流电动机反向拖动,这样使得绞车的转动惯量增大,启动时间延长,动力增大,造成不必要的能耗。
另外由于大功率绞车传动的特点,电动机与减速箱、减速箱与滚筒轴之间的联轴器不得采用可离合的联接方式,在正常工作中如果单边任1台或2台电动机发生故障时,靠鼓形齿连接的齿式联轴器不能快速脱开而使绞车长时间停止运转,可能会造成井下事故的发生。
为了维护方便、节约能源和保证寿命,左、右2台减速箱都设有离合机构。
在钻机钩载不大的情况下,当单边交流电动机运转时,将另一边减速箱挂合为空挡位,电动机的运转不会带动另一边减速箱和交流电动机运转,缩短了启动时间,降低了动力损耗。
此外,当单边的1台或2台电动机发生故障时,另一边电动机仍可驱动绞车运转,可随时维修电动机,有效地解决了大功率石油钻井绞车快速维修更换等许多问题,并可防止井下事故的发生。
为了保证设备的可靠性,减速箱在设计中采用高强度材料以及高质量的轴承。
为了便于现场维护,减速箱采用纯机械式密封。
313超大型绞车滚筒体的设计考虑该绞车使用的钢丝绳直径、承受的扭矩及滚筒的缠绳容量,参考国外相当能力的绞车,确定滚筒的直径和长度分别为1320mm和2305mm。
在滚筒体的设计中采用滚筒厘巴斯绳槽整体加工、两半对接式焊接的结构设计,并对轮毂侧板进行了特殊热处理,延长了滚筒的寿命,并且在保证有效缠绳的情况下,使维修更加方便。
该滚筒的直径大、长度长,必然导致滚筒的质量大。
为此,在设计过程中采用加筋板的结构形式,这样既保证滚筒的强度,又减轻了滚筒的质量。
314绞车新型换挡机构的设计目前绞车换挡机构一般采用手动换挡或气动换挡,手动换挡机构操作困难,工作效率低,不适应频繁换挡环境,人性化较差;气动换挡机构一般由换挡气缸、锁挡气缸、限位块、连杆机构、换挡齿轮、控制回路等组成。
机构复杂,换挡的精度不高,而且换挡机构结构尺寸大,连接管路多,容易以压缩空气作为介质和动力,采用PLC程序控制电磁阀组动作换挡、锁挡,行程检测装置检测并反馈信号给PLC,PLC通过行程检测装置发出的信号以及控制指令,自动控制并实现实时监测、显示和故障处理,确保机构换挡动作灵敏、准确和可靠,并可保证多套该机构用于石油钻机绞车中时,实现功能互锁,保障设备的安全。
此换挡机构解决了原机构复杂、尺寸大、灵敏度低以及气压不够时容易串挡的问题,而且此机构还备用了1套手动操作手柄,可以直接安装使用。
新型换挡机构应用于该绞车的减速箱和自动送钻装置中,提高了该绞车的自动化水平和可靠性。
315超大型绞车液压盘式刹车通过大量的计算和有限元分析论证,液压盘式刹车的安全性达到设计要求。
目前在用的液压盘式刹车黄油润滑点很多,造成现场维护比较繁琐、困难。
在该绞车的设计过程中通过对刹车钳结构的改进,达到了免维护的要求。
316绞车电动机绞车电动机是国内第1台针对石油钻井绞车研发的专用电动机。
为了满足-40e低温,电动机转轴、轴承、接线排、绝缘材料等均选用耐低温的优质材料。
解决了大扭矩、2倍机械过载倍数、宽恒功比3项主要技术指标与外形尺寸、质量要求之间的矛盾,满足综合技术要求。
在钻井电动机上采用铜排方式将电动机绕组引线接出,这样简化了电动机的外部配置,易于大电流电动机的设计以及提高电动机的防护等级。
应用电动机绕组及传动端轴承的检测,有利于电动机的保护。
采用了轴电流绝缘轴承,有利于延长电动机的寿命。
在电动机主接线箱内,将动力电缆和信号电缆分离后单独插接的方式,有利于提高电气系统的抗干扰能力。
4厂内试验情况4410k W(6000hp)绞车在厂内进行了初步试验,试验的主要内容如下:)60)石油机械2009年第37卷第1期(1)在钻机排绳试验中,无论在高低速的情况下绞车滚筒缠绳整齐有序;(2)在性能试验(包括气控、水路、机油润滑及刹车系统)中,各项均符合要求;(3)空载试运转试验中,滚筒转速实际最高为250r/m in,略低于设计初的最高转速;(4)带载运转试验中,滚筒转速实际最高为250r/m in,滚筒轴加载扭矩30kN#m。