钻机绞车
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。
JC-30DB3绞车
AF300306-绞车是 ZJ30/1700DB 钻机的重要配套部件。绞车担负钻机的起下钻、 下套管、在钻头钻进过程中控制钻压、处理事故和提取岩芯筒，试油等作业，同 时还担负井架的起升和下放。
钻机绞车设计符合 SY/T 5532-2002《石油钻机用绞车》标准及有关的 API 规范。
为了使油田有关操作人员熟悉和掌握钻机绞车的使用，本说明书对绞车作了 全面概括介绍。在使用绞车时所需的配套设备（或部件）结构参数和使用维护等 项内容以及相关的资料，详见配套设备的使用说明书和其他有关的技术文件。
在使用本钻机绞车以前，参与此项工作的管理人员、技术人员和操作者必须 仔细阅读本说明书及与绞车有关的说明书和相关资料，了解并熟悉所有的细节， 此外还应具备相应的安全操作知识和技能。所有的活动应符合 HSE（健康、安全、 环境）的要求。
全部的管理工作和具体操作应按照本系统、本单位相关的规章制度要求执 行。
目录
前 言 .....................................................................................................................................................................................I 1 概述.................................................................................................................................................................................. 1
石油钻井直流电动钻机绞车的故障和处理
《装备维修技术》2020年第4期— 209 —石油钻井直流电动钻机绞车的故障和处理罗军（西部钻探吐哈钻井公司 新疆 鄯善 8382000）摘 要：随着油气能源开采力度加大，油气勘探开发向深海等难动用储量延伸，大功率直流电机具有调速性能优良的优点，被广泛应用于钻井平台拖动机械设备，电机调速系统是强弱电控制结合的系统，系统弱电部分检测工作转速，电机温度等信号，强电部分根据控制信号调节电机转速。
随着中国经济高速发展，我国已成为世界最大石油消费国。
我国海域油气资源丰富，需要加大海洋石油勘探开发力度。
随着石油钻探行业新工艺技术发展，电动钻机具有诸多优势得以广泛应用，电气传动系统是钻机核心控制部分，本文围绕西部钻探克拉玛依钻机公司某队采用直流调速器钻机电气传动系统研究，阐述故障处理工作，为相关工作开展提供借鉴。
关键词：石油钻井；直流电机；故障处理电机调速发展与电子技术发展相关，电机调速与电子技术相互促进，以弱电检测发出控制信息，现代电气控制技术是强弱电结合的技术。
石油钻井由多种机器设备组成的联合工作机组，主要功能是打通地下油气层井筒，整套钻机必须具备起升设备，旋转设备，传动系统等。
绞车是钻机工作机组之一，是钻井中的核心设备，用于起下钻具，钻井中控制专家等。
绞车是石油钻井等石油钻采机械核心部件，其可靠性直接影响系统安全性能。
随着油气能源开采力度加大，油气勘探向深地层等难动用储量延伸，致使钻机发展向大型化方向推进，引了发国内开发适合深井钻采设备热潮。
对直流电机绞车故障问题分析，对保证石油钻井电机正常工作，提高石油开采生产效率具有重要意义。
1 石油钻井直流电动钻机绞车结构简介石油钻机是由机电液气等设备组成的联合工作组，是油气田开发的专业设备，随着钻井作业要求发展不断进步。
石油钻机主体机械设备驱动形式包括液压驱动等，通过传动系统完成并车，换向等功能。
是由主体机械包括提升设备，旋转设备与循环设备。
电气控制系统完成对主体机械驱动钻机为电动钻机，随着科技的发展，大型钻机进入全面电气传动时代。
JC21型绞车
912mm Φ450/Φ520mm Φ1070×310mm Φ26mm/Φ29mm 270m 210KN 550r/min ATD324H 轴向推盘离合器 55 kN.m
0.7Mpa
三、主要结构及工作原理
3.1 主滚筒总成
JC21 型绞车的主滚筒总成由主滚筒轴、滚筒体、刹车毂（或刹车盘） 、轮幅、护罩、 连接盘、轴向推盘离合器(ATD324H)、辅助刹车、 输入输出链轮等主要零部件组成， 根据需要可配备内循环水冷管线（详见刹车冷却装置） 。典型结构见图三。
南阳二机石油装备（集团）有限公司
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JC21 型绞车使用说明书
一、概述
JC21 型绞车主要适用于 80 吨、100 吨、120 吨修井机及 2000 米钻机，是一种新 型绞车。JC21 型绞车分单滚筒（JC21 系列）和双滚筒（JC21/11 系列）两种结构型式。 单滚筒主要由机架及护罩、滚筒总成、刹车系统、辅助刹车等组成，图一为单滚筒绞 车。双滚筒绞车主要由主滚筒总成、捞砂滚筒总成、绞车机架及护罩、刹车系统、捞 砂滚筒刹车系统等组成，图二为双滚筒绞车。JC21 型绞车还配有润滑系统和钢丝绳限 位刹车装置(天车防碰装置)等部件。 1．绞车主要完成以下功能： n 起下钻具和下套管；
南阳二机石油装备（集团）有限公司
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JC21 型绞车使用说明书
1.WCB辅助刹车 2.绞车机架及护罩 3.滚筒总成 4.链轮 5.离合器 6.铭牌 7.润滑 管线 8.刹车系统 9.防碰装置
图一
单滚筒绞车
1.链条护罩 2.捞砂滚筒 3.捞砂滚筒刹车系统 4.机架及护罩 5.主滚筒 6.主滚筒刹车系统 7.润滑系统 8.捞砂滚筒控制阀 9.铭牌
jc21绞车常见配置主滚筒序号绞车代号捞砂滚筒主离合器主刹车类型辅助刹车主刹车冷却方式atd324带式刹车水刹车喷水冷却atd324带式刹车水刹车喷水冷却atd324带式刹车水刹车喷水冷却atd324带式刹车wcb224强制水冷atd324盘式刹车wcb224自然风冷atd324带式刹车水刹车强制水冷atd324盘式刹车电磁涡流刹车自然风冷atd324盘式刹车电磁涡流刹车自然风冷jc2111020010jc211102b0011jc211100jc211102c00atd324带式刹车wcb224喷水冷却12jc2111b00jc2111b00atd324带式刹车13jc2111d00jc2111d00atd324带式刹车水刹车强制水冷14jc2111f00jc2111f00atd324带式刹车水刹车强制水冷jc21型绞车使用说明书南阳二机石油装备集团有限公司2防碰装置图一单滚筒绞车铭牌图二双滚筒绞车jc21型绞车使用说明书南阳二机石油装备集团有限公司3二主要技术参数主滚筒捞砂滚筒滚筒开档
钻机绞车
绞车结构图
1、绞车架 2、左 齿轮减速箱 3、电 动机 4、滚筒轴 5、右齿轮减速箱 润滑系统 7、自动 送钻装置 8、气控 制系统 9、液压盘
式刹车
• ① 绞车架
• JC70DB绞车架为墙板式焊接结构，能准确定位 并支撑电动机、滚筒轴、齿轮减速箱、自动送钻 装置等。绞车架可分为绞车架主体和底座两大部 分。绞车架主体为型钢组焊框架式外封板结构， 墙板内侧用槽钢等组焊成整体骨架。绞车底座主 梁均采用了焊接工字钢结构。滚筒体下方用钢板 封底，避免油污等滴漏，底座四周设有绞车起吊 用的吊耳，底座右侧正后方设有油箱，用于储存 左、右齿轮减速箱润滑机油等。另外，各气控管 线和油水管线均在底座内部布置，在需要检修处 均设有活盖板，底座走道上铺设了防滑钢板等。
绞车由两台800kW型的交流变频电 动机经联轴器将动力分别输入至左、右齿 轮3 减速箱输入轴，经二级齿轮减速后传给
8
滚316 筒轴。绞车整个变速过程完全由主电机 7交8 流变频控制系统操作实现。绞车自动送 7钻8 由一台42.5kW(57hp)的交流变频电机 4驱164 动，经大传动比立式减速机和推盘离合 2器764 后，将动力传入右箱体输入轴端，再经 齿轮箱一级减速后带动滚筒轴完成自动送
• 绞车取消了传统的辅助刹车机构，而使 用主电机能耗制动作为辅助刹车。绞车传 动采用齿轮传动形式，齿轮及轴承润滑采 用强制润滑方式。绞车配置了自动送钻装 置。自动送钻装置由一台42.5kW(57hp)的 交流变频电机提供动力，经一台立式齿轮 减速机减速后驱动滚筒实现自动送钻功能。 绞车的所有部件均安装在一个底座上，构 成一个独立的运输单元。绞车的所有控制 （电、气、液）均集中在司钻控制房内。
输入轴总成分解图1螺栓m16x502压板3隔套9输入轴齿轮10轴承11隔套12轴承13压板14螺栓m16x50中间轴总成分解图1螺栓m20x502压板3隔套4轴承5中间大齿轮6中间轴9中间小齿轮10隔套11轴承12压板13螺栓m20x50输出轴总成分解图1螺栓m20x502压板11输出轴12轴承13挡油环14挡油环15隔套16压板17螺栓m16x50自动送钻轴总成分解图1螺栓m20x502压板10自动送钻齿轮11隔套12轴承13挡油环14挡油环15挡油环16隔套17压板18螺栓m16x50zj40dbzj50db600kwzj70dbzj40db钻机zj50db钻机的绞车驱动电机型号为yqpz600zj70db钻机的绞车驱动电机型号为yjc800其中
JC-50钻机绞车设计计算
中间轴设计计算一、滚筒轴链条力1链条力方向图1.绞车滚筒轴链条拉力图2.绞车中间轴链条拉力绞车的计算按最危险工况进行，即快绳拉力为最大时的工况进行。
低档中心轴链轮：z4=19，p4=50.8，d4=308.635mm低档滚筒链轮：Z 1=74，p 1=50.8，d 1=1196.95mm 求链条力与水平线夹角β。
两轴中心距： α= =1427.5mm两轮中心连线与水平线夹角α： α=9°。
根据 tan α’=ad d 241-=5.14272635.30895.1196⨯-=0.311α’=17.2757°∴β=α-α’=9-17.2757=-8.2757°。
3.1.2作用在滚筒轴上的力由基本参数可知快绳最大拉力P 快=350KN.m ，并近似认为快绳力为垂直拉力。
扭矩T=P 快 2m D ⨯=3502972.0⨯=170.1kN.mF=K F .F t （3-1） 式中：K F 为载荷系数，查表选得K F =1.3；F t 为有效圆周力。
F t =d T 2=31075.9061.1702-⨯⨯=375.2kN （3-2） ∴F= K F .F t =1.3×375.2=487.76KN水平分力 F -=Fcos β=487.76×cos （-8.2757°）=482.68kN,垂直分力 F ⊥=Fsin β=487.76×sin （-8.2757°）=-70.20kN 。
二、中间轴Ⅰ设计 由额定输入功率可知：P 中=P ×η=1100×0.913=1004.3kW n 中=n λλi 1 =468.5×4319=207r/min （2-3） T 中=9550中中n P =9550×2073.1004=46333.6N.m （2-4）中间轴的材料为35CrM0[σb ]=192MPa;剪切应力为0.58，许用转应力[τ]=111Mpa 中间轴的最小直径：d ≥3][5τT =33111106.463335⨯⨯=128mm （2-5）考虑装配关系等因素， 取d=155mm 。
石油钻机检验内容(绞车)
3.8 绞车应检查的项目3.8.1绞车滚筒检测项目：1)检验滚筒表面磨损情况，当发现滚筒表面磨损量达原壁厚20％时应报废（ZJ70DB开槽滚筒直径φ770mm）。
当发现滚筒表面有影响使用性能的缺陷时，如有裂纹时应报废。
2）滚筒体缠钢丝绳的要求。
起井架前，在快绳绷紧的情况下，滚筒预缠绳一层半。
井架起升后，将游车下放至钻台面时(方便平时的保养和维护、及特殊作业)，调整快绳，使绞车滚筒上第一层应留有10圈以上的钢丝绳。
或者当大钩在最低位置时（吊卡坐在转盘上），无槽滚筒应有1.5层钢丝绳，有槽滚筒应有不少于12圈钢丝绳。
3）滚筒侧板磨损严重时（经验数据是：磨的槽深度达1/4钢丝绳直径）应修复后使用。
4）滚筒钢丝绳头固定装置应符合设计要求。
在可能的情况下滚筒钢丝绳头固定装置应进行无损探伤。
5）钢丝绳排绳器应完好且能保证排绳整齐不乱绳。
6）过卷阀防碰装置的触杆应调整到合适长度，保证其防碰天车的功能。
7）绞车滚筒轴端的水气龙头是否完好。
没有水气串通、渗漏现象。
8）绞车滚筒轴的轴承及润滑状况应良好。
9）绞车滚筒轴在可能的情况下应进行超声波和磁粉探伤。
3.8.2绞车盘刹应检查的项目：1）刹盘的中心面与盘刹架的中心面的共面度应≤1mm。
2）刹车盘最大的磨损量，单面应＜5mm。
（ZJ70 /4500D刹车盘的总厚度76mm，若水冷式的水道宽度约为25mm）3）刹车盘表面允许有龟裂，但不许有贯穿性和开放性裂纹，更不准有漏水现象，刹车盘表面不允许有油污。
刹车盘可以按照规定的工艺要求修复，经验收合格后可以继续使用。
4）刹车块的剩余厚度应＞12mm( 型号不同，厚度不同)。
5）安全钳的刹块与刹盘的间隙应隙应在≤1mm。
刹块不应有偏磨、裂纹现象、表面不许有油污。
6）所有转动部位应灵活、无卡阻、润滑良好。
图 2- 1 盘刹摩擦片偏磨损坏间隙过大7）绞车盘刹所有控制系统的手柄、按钮、应灵活、可靠，标识清楚正确。
8）绞车盘刹所有功能如：工作钳制动、安全钳制动、紧急制动、驻车制动、失电保护、误操作保护等都应运行正常、可靠。
绞车
钻机操控技术
§1 绞车组成
钻机操控技术
§1 绞车组成
一、功能与原理
绞车是钻机起升系统的核心设备，属 于钻机三大工作机之一，除将柴油机 动力传递给滚筒上的钢丝绳并承受其 拉力外，还要将滚筒的旋转运动转换 为滚筒钢丝绳的往复运动；利用自身 配备的传动系统调节滚筒速度来满足 大钩的速度要求；利用捞砂滚筒进行 取芯和其它辅助起重作业以及利用猫 头给钻具上卸扣等人工辅助作业。
二、参数与型号
钻机操控技术
§1 绞车组成
绞车主要由底座、支 架、输入轴、输出轴、 猫头轴、滚筒轴、高 低速离合器和转盘传 动箱组成；
三、组成
钻机操控技术
§1 绞车组成 现代绞车大多 由底座、支架 和护罩组成封 闭式结构，并 由专备齿轮泵 润滑各个运动 件；
三、组成
钻机操控技术
§1 绞车组成
三、组成
钻机操控技术
§1 绞车组成 由于滚筒变速 范围很宽，变 速机构与滚筒 安装在同一绞 车内，重达十 几吨，现代绞 车常分成主辅 绞车；
三、组成
钻机操控技术
§1 绞车组成
辅绞车只有猫头 轴，安装在钻台 上，便于钻台辅 助作业；主绞车 具有变速机构和 主滚筒，安装在 井架和1#传动机 组之间的地面上。
三、组成
钻机操控技术
§1 绞车组成 绞车的高速离合 器是为起下轻载 设置的，一般在 起下空吊卡时使 用；它与低速离 合器利用气控元 件实现互锁，以 保证设备安全。
三、组成
钻机操控技术
§1 绞车组成 除电动钻机外， 大多钻机的转盘 由绞车中设置的 转盘传动链条予 以驱动；转盘转 动所需要的转速， 由绞车的低速档 提供；
钻机操控技术
§1 绞车组成 绞车的工作原 理非常简单， 滚筒转动时缠 绕或放出钢丝 绳，将滚筒的 旋转运动转变 为钢丝绳的往 复运动；
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石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车第一节：绞车的功能与基本结构构成石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——功能与基本结构构成钻井绞车是钻机起升系统设备之一，是钻机的核心部件。
主要功能：1、起下钻具和下套管；2、控制钻压和送进钻具；石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——功能与基本结构构成其它功能：根据绞车结构形式不同附带的功能也不同。
1、带猫头结构：上卸钻具丝扣、起吊其它重物等；2、整体起放井架和底座；3、双滚筒绞车：钢丝捞砂作业、提取岩心。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——功能与基本结构构成要求：1、绞车要有足够大的功率。
满足最大拉力、最高转速、足够的寿命；2、绞车滚筒要有足够的尺寸和缠绳容量；3、绞车要适应宽范围的载荷变化，要有最高的功率利用率；石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——功能与基本结构构成4、绞车要有灵敏、可靠的刹车机构和足够能力的辅助刹车，能够准确地调节钻压，均匀送进钻具，控制钻具下放速度，刹车机构要耐热、耐磨；5、绞车要具有刚劲的支架和底座；密闭润滑；6、司钻操作要省力、方便。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——功能与基本结构构成基本结构构成：1、滚筒、滚筒轴总成；2、制动机构：主刹车和辅助刹车；3、猫头和猫头轴总成；3、传动系统：传递动力、内变速（多挡位）；4、控制系统：离合器、摘挂挡、司钻控制台；5、其它：润滑系统、壳体支撑系统。
石油钻采机械主讲：马卫国控制台离合器主刹车滚筒底座和壳体猫头石油钻采机械主讲：马卫国石油钻采机械主讲：马卫国石油钻采机械主讲：马卫国刹车机构石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车第二节：总体结构形式与分析石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——总体结构形式与分析绞车的总体结构形式取决于以下因素：1、匹配于钻机类型；2、绞车功能；3、传动形式；4、制动形式。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——总体结构形式与分析根据钻机总体方案的不同有不同的绞车结构1、低位安装绞车：绞车位于钻机后台之上，刹把和司钻控制台位于钻台上，动力经爬坡传动上钻台驱动转盘。
2、绞车位于钻台之上，动力爬坡上钻台驱动绞车。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——总体结构形式与分析3、分体绞车结构，即绞车传动部分置于钻机后台，低位安装；滚筒轴和猫头轴置于钻台，高位安装。
4、电驱动钻机，无后台机械传动机构，电动机与绞车一体化直接驱动绞车。
5、车载或拖挂钻机，绞车经液力变速箱（阿里森变速箱）传动驱动滚筒轴。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——总体结构形式与分析5、转盘独立驱动钻机，绞车不输出动力以驱动转盘。
6、车载或拖挂钻机，绞车经液力变速箱（阿里森变速箱）传动驱动滚筒轴。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——总体结构形式与分析根据绞车功能不同有不同的绞车结构1、带捞砂滚筒和不带捞砂滚筒，即通常说的单滚筒绞车和双滚筒绞车。
2、无猫头轴绞车。
钻机钻台上单独配置液压猫头。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——总体结构形式与分析根据绞车传动形式不同有不同的绞车结构，这是绞车设计中变化最多的结构。
1、单轴绞车。
绞车只有滚筒轴，结构非常简单。
典型实例：车装钻机绞车外变速（阿里森变速箱）；交流变频传动调速电机驱动绞车。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——总体结构形式与分析2、双轴绞车：类似于单轴绞车，绞车内无变速功能，只是比单轴绞车多了猫头轴。
3、三轴绞车：绞车中增加了一根动力输入的传动轴，绞车内变速。
其结构较单、双轴复杂。
我国早期和传动的绞车都是这种形式。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——总体结构形式与分析4、多轴绞车：将四轴以上的绞车都称之为多轴绞车。
即动力输入轴、中间轴（多根）、猫头轴、滚筒轴。
5、独立猫头轴－多轴绞车：绞车主体（输入轴、中间轴、滚筒轴等）低位安装，位于后台底座，小功率的猫头轴高位安装，位于钻台上。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——总体结构形式与分析6、齿轮传动单轴绞车：现在电驱动钻机中普遍实用的结构，直流或交流变频调速电动机直接驱动减速或变速齿轮箱，以驱动滚筒轴。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——总体结构形式与分析根据绞车制动形式不同有不同的绞车结构1、近距离刹车制动绞车。
2、远距离带刹车制动绞车。
3、气动无刹把带刹车制动绞车石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——总体结构形式与分析4、液压盘式刹车制动绞车。
5、水刹车辅助刹车绞车。
6、电磁涡流刹车辅助刹车制动绞车。
7、水冷气动盘式刹车辅助刹车制动绞车。
8、能耗制动无辅助刹车绞车石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车第三节：绞车传动与变速设计石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计绞车传动：将输入绞车的动力传递至滚筒轴，这里所说的绞车传动特指绞车的挡数、挡速、轴数、各轴的速度，以及传动形式。
通常传动形式有链条传动和齿轮传动。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计绞车传动的主要关联因素：1、大钩的提升速度特性；2、输入动力的速度特性；3、传动件的允许特性；4、绞车结构的复杂性。
石油钻采机械主讲：马卫国1、大钩的提升速度特性大钩的载荷变化范围大10≥kds Q Q 理论上：当绞车为无级变速时，起升功率利用率为100％，即QV＝C。
所以，大钩的调速范围101≥=V V R k 第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计一般设计大钩速度范围：V=0.2~2.0 m/s或0.5~2.0m/s低速主要用于最大钩载是下套管或处理井下事故；高速主要用于快速安全提升空吊卡，受限于安全（防碰天车）石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计2、输入动力的速度特性绞车输入动力的速度特性取决于钻机的动力传动，不同的动力传动有不同的调速特性。
如下表石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计 1.5~2.8-VFB 交流变频电机 1.5~2.51.6~4.0SCR 直流电机1.5~2.51.5~3.5柴油机－变矩器1.3~1.81.05~1.33柴油机调速范围R 动＝n max /n min 适应性系数K=M max /M e 传动类型石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计所以：R绞＝R/R动绞车档数柴油机直接驱动：6－8；柴油机＋变矩器：4－6；SCR直流电机驱动：2－4；VFB变频电机驱动：1－2。
石油钻采机械主讲：马卫国3、传动件的允许特性主要考虑链条或齿轮的传动能力和极限速度。
4、绞车结构的复杂性档数越多功率利用率越高，但是绞车结构越复杂。
档数，−+=e e e 1max φ第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计绞车传动系统变速设计大钩速度：0.2~2.0m/s绞车档数：1~8变速设计原则：只供绞车传动，最充分利用功率；只供转盘传动，按几何级数分布；同时供绞车和转盘，相邻速比不一定相等。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计档数设计：一般设计方案时，希望用最少的轴数，最少的传动付数，最少的离合器来实现。
如下图。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计六速绞车传动的两种方案。
显然图（a）优于图（b)图（a）为乘法方案石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计四速方案，为加法方案。
石油钻采机械主讲：马卫国带变矩器的变速传动1、考虑变矩器的工作范围：高速区调速范围，如图2－48，在高效区，调速范围a bn n R =0第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计石油钻采机械主讲：马卫国档数的确定为充分发挥变矩器高效区的作用，应使得各档邻速比相等，即321343232121;;;R n n n n n n =……===……===ϕϕϕϕϕϕ第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计石油钻采机械主讲：马卫国绞车档数K0lg lg R R K R R K=→=例如：R 0＝1.7，R ＝4.5834.2230.0653.07.1lg 5.4lg ===K 第四章：石油钻机绞车——绞车传动与变速设计石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车第四节：绞车参数设计石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车参数设计1、快绳拉力（第三章已经讨论）t tf Z Q P η=下钻时：起钻时：t t f Z Q P η1=石油钻采机械主讲：马卫国2、绞车功率（绞车输入功率）游动系统效率；—的传动效率；绞车输入轴至滚筒快绳—统起重量，吨；最低起钻速度时游动系—；大钩最低起钻速度—＝游绞游绞绞ηηηη1111/,75Q s m V V Q N 马力第四章：石油钻机绞车——绞车参数设计石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车参数设计对于η游API标准有推荐：当游车绳系 6 8 10 12游车效率η游0.876 0.841 0.810 0.770石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车参数设计滚筒直径D筒与滚筒长度L筒滚筒直径和长度决定了滚筒的大小或者说决定了绞车的大小，但是其尺寸主要取决于钢丝绳的尺寸和强度。
根据经验：D筒＝（17－30）D绳对于大型钻机，高强度钢丝绳，一般取大值，小型钻机，取小值。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车参数设计L筒＝（1.2－1.6）D筒mmL筒设计过大有两个缺点，一是快绳进天车轮的倾角过大，排绳不利；二是滚筒轴弯矩加大。
同时，如果L筒过小排绳层数过多，对钢丝绳不利。
石油钻采机械主讲：马卫国第四章：石油钻机绞车——绞车参数设计滚筒缠绳直径：1、无开槽滚筒：为利于排绳，最底层钢丝绳一般不用。
如图所示，h=0.866d石油钻采机械主讲：马卫国9.0141866.043=×+×=ϕ第四章：石油钻机绞车——绞车参数设计ϕ——排绳系数石油钻采机械主讲：马卫国各层平均直径：2)1(2)1(2220030201e m e D D D de d D D d i d D D i d d D D d D D D ＋平均缠绳直径：＋＋＝第末层缠绳直径：＋＋＝层缠绳直径：第＋＋＝第二层缠绳直径：＋＝第一层缠绳直径－。
—滚筒原始直径ϕϕϕ−−第四章：石油钻机绞车——绞车参数设计石油钻采机械主讲：马卫国缠绳总层数（e ）取决于提升立根的总长度和有效绳数Z 的多少。